Tema 6 C_ la célula como unidad de vida

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Clase para 1º Bachillerato

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Tema 6 C_ la célula como unidad de vida

  1. 1. FORMAS ACELULARESFORMAS CELULARESLA CÉLULA COMO UNIDAD ESTRUCTURALLA CÉLULA COMO UNIDAD FUNCIONALEL ORIGEN DE LAS CÉLULASLA CÉLULA COMOUNIDAD DE VIDA
  2. 2. SERESVIVOSSe organizanFORMASACELULARESFORMASCELULARES
  3. 3. 1. FORMAS ACELULARESLos virus
  4. 4. Los virus son pequeñas partículas, solovisibles al microscopio electrónico,formadas por:Carecen de orgánulos y estructuras celulares necesarios para llevar a cabo la vidacelular.Para su reproducción el virus necesita introducir su ácido nucleico en una célulaviva, donde se podrá expresar dentro de la nueva estructura celular. Por estarazón son parásitos obligados.• Ácido nucleico: ADN o ARN,nunca los dos juntos.• Cápsida: cubierta de proteínasrodeando al ácido nucleico.• Envoltura: Rodea a la cápsida enalgunos virus (similar a lamembrana plasmática de la célula)
  5. 5.  Virus parásitos de bacterias Poseen:- Cabeza: región icosaédrica donde se aloja el ADN- Cola: formada por una banda de simetría helicoidal en cuyo interior se encuentraun eje tubular.- Placa basal: con fibras y espinas que constituyen el sistema de anclaje del virus ala bacteria a la que infecta.
  6. 6. Clasificaciónde Baltimore
  7. 7. 2. FORMAS CELULARESEl descubrimiento de las célulasLa teoría celular
  8. 8. Los SERES VIVOS estánformados porCÉLULASQue provienen de la división deuna célula preexistenteEl microscopio es una de las principales herramientas utilizadas para el estudiode la célula.Tamaños relativos de las células y sus componentesMuchas de las estructuras y eventos biológicos son más pequeños de lo que elojo humano (resolución de cerca de 100 µm.) puede ver sin ayuda.Los avances en el descubrimiento de la célula y de sus componentes ha idoparejo al perfeccionamiento de los instrumentos ópticos.
  9. 9. SIGLO XVII1632-1723Anton van leeuwenhoek. Fabrica el primermicroscopio simple utilizado para vermuestras biológicas.• En 1673 observa células sanguíneas• En 1674 descubre los primeros seresunicelulares (protozoos), a los que llamó"animálculos"• En 1683, es el primero en ver bacterias“Eran increíblemente pequeños, más aúntan pequeños en mis ojos, que juzguéque, aunque 100 de estos animales yacíantendidos unos contra otros, podrían nollegar a la longitud de un grano de arenagruesa." (Descripción de las bacterias porAnton van Leeuwenhoek)
  10. 10. 1635-1702Robert Hooke. Describe una lámina decorcho y utiliza por primera vez el términocélula para referirse a las celdillas queobservadas en una muestra de corcho yhojas.SIGLO XVIIEn 1665 publica su obra “Micrografía”, conreproducciones de sus observaciones hechascon un microscopio compuesto (2 lentes).
  11. 11. SIGLO XIXLouis Pasteur. Se ayuda del microscopio para demostrar que las infeccionesson producidas por microbios. Impulsa el concepto de vacunación preventiva.Estudia los microorganismos positivos para la vida humana.1822-1895Robert Brown descubre el núcleo al observar células vegetales18331838-1855J. M. Schleiden, T. Schwann y R. Virchow. Establecen la Teoría celular, quepuede resumirse:• Todos los seres vivos están formados por una o más células.• La célula es la unidad anatómica y funcional de los seres vivos.• Toda célula procede de la división de otra célula ya existente.• El material hereditario pasa de la célula madre a la hija.
  12. 12. 1833 J Purkinje introduce el término protoplasma para describir el contenido celular1857 Kolliker descubre las mitocondrias1879 Es observado el comportamiento de los cromosomas en la mitosisEs observado el comportamiento el retículo endoplasmático18971898 Golgi al teñir las células con nitrato de plata descubre el aparato de GolgiSIGLO XXSantiago Ramón y Cajal.Demuestra definitivamente laindividualidad celular en eltejido nervioso, concediendovalidez universal a la teoríacelular.1906 Santiago Ramón y Cajal y Camilo Golgi reciben el PremioNobel por trabajos científicos basados en observacionesmicroscópicas realizadas mediante el teñido de muestras.1933
  13. 13. 1931 Ernst Ruska (premio Nobel de Física en 1986) y Max Knoll construyen elprimer microscopio electrónico de transmisión (MET).El perfeccionamiento del MET abre las puertas a una dimensión fuera del alcance delmicroscopio óptico tradicionalCátodoÁnodoLentecondensadoraLente objetivoLupa deaumento de lapantalla visualLente deproyecciónPantalla visualEspécimenMicroscopio electrónicode transmisiónMicroscopio ópticoconvencional
  14. 14. 1951 Son descubiertos los lisosomas1956 Son descubiertos los ribosomas1965 Se desarrolla el microscopio electrónico de barrido (MEB)Haz de electronesDeflector del hazLente objetivoBrazo de soportede la muestraDetectorGeneradorde barrido
  15. 15. Robert HookeObservade corchoZacharías JansenInventa el microscopiocompuestoLeeuwenhoekObservaLeeuwenhoekObservaL. PasteurR. BrownDescubre elSchleiden ySchwannestablecen laKollikerdescubre lasComportamiento deSe descubre elGolgi descubre elRuska y Knollconstruye elprimerHillierconsiguiendo7000 aumentosLeeuwenhoekObservaPurkinjeintroduce eltérminoSe descubrenlosSe descubrenlos Ribosomas
  16. 16. 3. LA CÉLULA COMO UNIDADESTRUCTURALTipos de organización celularLa célula procariotaLa célula eucariota
  17. 17. EUCARIÓTICAPROCARIÓTICATiene núcleo diferenciadoEl material genético se encuentra rodeadopor la membrana nuclearTiene compartimientos en el citoplasmarodeados por membranasSe encuentra en: Protoctistas, hongos,plantas y animales.No tienen núcleo diferenciadoEl material genético está en el citoplasmaNo tienen compartimentos en elcitoplasmaSe encuentra en: Archaeobacterias(procariotas más primitivos) y eubacterias(verdaderas bacterias)Organización celularLa célula es la unidad funcional y estructural de los seres vivos
  18. 18. Todas las células tienen unos componentes esenciales:CitoplasmaSolución acuosa que contiene numerosas sustanciasquímicas disueltas. En él ocurren muchas reacciones delmetabolismo celular.MembranaplasmáticaMaterialgenéticoOrgánulossubcelularesContiene la información que se transmite a losdescendientes.Separa el citoplasma del medio externoEstructuras con diferentes funciones dentro de la célula.Los únicos orgánulos comunes a todos los tipos de célulasson los ribosomas, encargados de formar proteínas.
  19. 19. 3.1.
  20. 20. Se diferencia de las células eucariotas por que no tienen núcleo diferenciadoMaterial genético: Formado por una única molécula circular de ADN libre ydisperso por el citoplasma. Pueden contener plásmidos, pequeñas moléculas deADN circularOrganización BacterianaCitoplasma formado por:• Citosol (agua con moléculas disueltas)• Ribosomas (ARN y proteínas) querealizan la síntesis proteica.Carecen de citoesqueleto  no tienenmovilidad intracelular.Membrana plasmática: Limita y separa lacélula del medio. Puede tener replieguesllamados mesosomasSon más pequeñas que las células eucariotas (su tamaño es similar almitocondrias y cloroplastos de eucariotas).
  21. 21. ADN bacteriano:Es el material genéticoControla la actividadcelular.Ribosomas: Lugaresdonde se fabrican proteínasMesosomas: Repliegues en la membrana donde se realizanmuchas actividades celulares (fijar ADN, respiración celular conproducción de energía, control de la división celular)Cápsula: Protegefrente a la acción de losanticuerpos y evita lapérdida de humedadPared Bacteriana:Da forma y protege a lacélulaMembrana plasmática: Controla elpaso de sustancias. Presenta repliegueshacia el interior llamados mesosomasCitoplasma: Lleno deagua, contiene sustanciasdisueltas, gotas de lípidos,almidón y otras sustanciasde reserva.Flagelo/s: Intervieneen el desplazamientoPili: Estructuras rígidas cortas y finas quecorresponde a evaginaciones de la membranautilizados para transmitir material genético durante laconjugación bacteriana.Plásmido: Pequeñas secuencias deADN circular extracromosómico. Permiteintercambiar material genético con otras.Contiene información para la resistenciaa antibióticos
  22. 22. 3.2.
  23. 23. NÚCLEO material genético limitado por una membranaCITOPLASMA en else encuentran:ORGÁNULOS SUBCELULARES(muchos delimitados por membranas)CITOESQUELETO entramado de fibrasde proteínas, cuyas funciones son:•soporte• facilitar el tráfico de moléculasMEMBRANA PLASMÁTICAque separa el citoplasmadel medio extracelularOrganización célula eucariota
  24. 24.  Formas muy diversas: alargadasglobulares, etc. Sólo membrana plasmática Sin Plastos Con CENTRIOLOS, por lo que puedenpresentar cilios y flagelos Si existen vacuolas son pequeñas Núcleo central• Formas prismáticas• Además de membrana plasmática PAREDCELULAR de celulosa• Con PLASTOS entre los que destacan loscloroplastos donde se realiza la fotosíntesis• No posen Centriolos• Una gran vacuola central• Núcleo, citoplasma y orgánulos en laperiferiaCÉLULA ANIMALCÉLULA VEGETAL
  25. 25. 4. LA CÉLULA COMO UNIDADFunción de nutriciónFunción de relaciónFunción de reproducción
  26. 26. Conjunto de procesos mediante los cuales los organismos adquieren ytransforman la materia y energía del exteriorFases de la nutrición:1. Incorporación de sustancias2. Digestión de sustancias3. Utilización de sustancias o Metabolismo4. Eliminación de residuosMediante ella la célula:- Forma nuevas estructuras- Repone los materiales gastados- Obtiene energía para realizar las actividades vitales
  27. 27. pequeñasIncorporación desustanciasgrandesFagocitosis(sólidas)Pinocitosis(líquidas)Transporte activo(ósmosis)Transporte pasivo(difusión)
  28. 28. Digestión de sustanciasEn LISOSOMAS por enzimas digestivasTransformación de las partículas alimenticias en nutrientes
  29. 29. Conjunto de transformaciones químicas que sufren losnutrientes en el interior de la célulaLos nutrientespueden seguirdos víasConstrucción de moléculas complejasy estructuras celulares (ANABOLISMO)(CATABOLISMO)Degradación de las moléculas a otrasmás sencillas para obtener energíaEjemplo: Respiración celularEl metabolismo es el resultado de la interacciónentre el anabolismo y el catabolismoCalor TrabajoANABOLISMOCATABOLISMONutrientesConstrucción yreparación de losconstituyentescelularesEnergía químicaEnergía solarEjemplo: Fotosíntesis
  30. 30. La molécula que actúa de intermediario entre las reacciones que producen energíay las que consumen energía es el ATPAdenosin trifosfato Nucleótido formado por adenina,ribosa y tres fosfatos queposeen enlaces inestables dealta energía que se libera al serhidrolizadosATP ADPDesfosforilaciónFosforilaciónEn las reacciones catabólicas,la energía se emplea en laformación de ATPLa energía que se necesita enlas reacciones anabólicas seobtiene de la hidrólisis del ATP
  31. 31. En el metabolismo se producensustancias inútiles o incluso tóxicas parala célula que han de ser eliminadas.Eliminación de residuosSe llama excreción a la expulsión de lassustancias finales del metabolismo, talescomo agua, CO2 , y otras sustanciassolubles que son eliminadas a través dela membrana celular.Se llama exocitosis (secreción celular),proceso en el cual se expulsa material dedesecho de la célula (vesículas situadasen el citoplasma se fusionan con lamembrana plasmática y liberan susmoléculas)
  32. 32. AUTÓTROFA HETERÓTROFALa presentan las células capaces defabricar materia orgánica rica enenergía a partir de materia inorgánicay de destruirla en la misma célulapara obtener energía.células vegetalesLa presentan las células quenecesitan incorporar del medio, através de la membrana plasmática,la materia orgánica ya elaborada porotros organismos.células animalesLas CÉLULAS necesitan nutrientes para obtenerMateria: para mantener, renovarsus estructuras, crecer yreproducirseEnergía: para realizar sus actividades,moverse o intercambiar sustancias conel medioSe consiguen porNUTRICIÓNPuede ser
  33. 33. Materia inorgánica(CO2, H2O y sales)FASE LUMINOSAFASE OSCURA Ocurre en las membranas de lostilacoides. Sólo se puede realizar enpresencia de luz Se utiliza la energía de la luz solarpara obtener ATP y átomos dehidrógeno que son captados por unaceptor final Se desprende oxígeno. Por rupturadel agua. Ocurre en el estroma delcloroplasto. Puede realizarse en la oscuridad. Depende del ATP y los hidrógenosobtenidos en la fase anterior. Con estos productos setransforma CO2 en materiaorgánica.Proceso anabólico realizado por organismos autótrofos en los cloroplastosMembrana externaTilacoidesMembrana internaXH2e -H2O1/2 O2CO2 FASE OSCURAEstromaMateriaorgánicaEnergíaluminosa+ O2+Materia orgánica(glúcidos, lípidosetc.)ADPATPe -ClorofilaX (aceptor final)
  34. 34. 6 CO2 + 6 H2O + ATP (energía útil) + calorC6H12O6 (glucosa) + 6O2 + ADP + PiReducciónOxidación
  35. 35. Es un proceso catabólico que ocurre en las mitocondriasEn la membranainterna la energíaliberada en lasoxidacionesanteriores se usapara fabricar ATP.El hidrógeno seune al oxígenopara formar aguaEspacio intermembranaCrestasmitocondrialesMatriz mitocondrialCiclo deKrebsGlucosa6C3CXH2XH2Oe-H+H+ e-+ATPADPH+H+H+H++ 2H+1/2O2O2CITOSOL1 CO223En el citoplasma las glucosa(6C) se transforma en unamolécula de 3C y seproduce un poco de ATPEn la matriz mitocondrial seoxida la materia orgánicahasta CO2 por el ciclo deKrebs. Es un proceso aerobio123
  36. 36. La fermentación es un proceso catabólico, de oxidación incompleta en la que nose obtiene toda la energía química que poseen los compuestos orgánicos que sedegradan.Es un proceso anaerobioLos productos finales sonorgánicos, etanol o ácidolácticoTiene menor rendimientoenergético que la respiración(2 ATP por cada glucosa)Se realiza en el citoplasmacelular
  37. 37. Anaerobios estrictos: La únicavía que tienen para producirenergía es la fermentaciónAnaerobios facultativos: Víaalternativa que se emplea si nohay oxígenoMicroorganismos Células musculareslevaduras del género Saccharomycescerevisaeejemplo ejemplo
  38. 38. Se lleva a cabo en muchos microorganismoscomo las levaduras del género Saccharomyces.Después de que se obtienen las dos moléculas deácido pirúvico, éstas se degradan hasta formardos moléculas de CO2, dos moléculas de alcoholetílico y 2 de ATP.La fermentación alcohólicase utiliza en la industria enla fabricación de diferentestipos de bebidas alcohólicasy en la elaboración de pan,donde el alcohol se evaporay el CO2 provoca que elpan esponje.
  39. 39. Como el ácido láctico es tóxico en concentracioneselevadas, la persona siente malestar intenso y fatiga,lo que provoca que disminuya su ritmo o se detenga ymientras descansa respira rápidamente para restituirel suministro de oxígeno, haciendo que el ácidoláctico se vuelva a convertir en ácido pirúvico y esteen glucosa, lo que ocurre en el hígado.Esquema del ciclo de la glucosa y ellactato entre el músculo y el hígadoSe realiza en los músculos, cuando se hace ejerciciode manera exagerada, ya que la respiración celular,se encuentra limitada por la capacidad del organismopara dar oxígeno a sus células musculares.Cuando los músculos dejan de teneroxígeno la glucosa se comienza adegradar vía anaerobia generando ácidopirúvico que se vuelve aceptor delhidrógeno y se forma el ácido láctico
  40. 40. • Capacidad de percibir estímulos y reaccionar a ellos• Los estímulos pueden ser: Luminosos, químicos o mecánicos• La respuesta más frecuente es el movimiento, sus tipos son:ENDOCELULARmovimientos internos del citoplasma sindesplazamiento de la célulaAMEBOIDEOSe realiza mediante prolongaciones delcitoplasma (seudópodos)CONTRÁCTILacortamiento y alargamiento de la célula enuna dirección fija, se produce debido a lapresencia de miofibrillas, (Vorticela, célulasmusculares)Se realiza mediante cilios o flagelos.• En células libres les sirven paradesplazarse (Protozoos)• Si las células pertenecen a un tejido,los utilizan para mover partículas desu superficieVIBRATIL
  41. 41. • Función mediante la cual una célula progenitora origina dos o más célulasdescendientesMITOSISReduce el número de cromosomas a la mitad.Sólo ocurre durante la formación de los gametosPermite un aumento en la variabilidad en los gametosCada célula hija contiene el mismo número y clase decromosomas que tenía la progenitora.Ocurre tanto en organismos unicelulares como enpluricelulares,Permite crecer o reponer las células que muerenMEIOSIS• Según el comportamiento de los cromosomas las células pueden dividirse dedos formas:
  42. 42. PROFASE• Diferenciación de los cromosomas• División de los mismos en dos cromátidas• Desaparición de la membrana nuclear• Formación del huso acromáticoProceso por el cual la información genética de los cromosomas se transmiteíntegramente a las células hijas, que resultan idénticas a la progenitoraPara su estudio se divide en 4 fases: PROFASE, METAFASE, ANAFASE, TELOFASE
  43. 43. METAFASE• Centríolos situados en los polos de la célula• Huso acromático totalmente desarrollado• Cromosomas situados en un plano ecuatorial, perpendiculares al huso, con elcentrómero dirigido hacia el interior (estrella madre)• Cromátidas sujetas por su centrómero a un filamento del huso
  44. 44. ANAFASE• Progresivo acortamiento de los filamentos del huso• Separación y progresivo alejamiento de las dos cromátidas que forman lapareja• Desplazamiento de las cromátidas a los respectivos polos• Reabsorción casi total de los filamentos del huso
  45. 45. TELOFASE• Reconstrucción de los núcleos de lascélulas hijas• Las cromátidas se apelotonan• Se forma una nueva membrananuclear• Las fibrillas del huso desaparecen• División del citoplasma• En células animales se producepor estrangulamiento• En células vegetales por apariciónde un tabique (placa celular)Entre cada dos divisiones existe un periodo deINTERFASE en que:• Se duplica el material genético• Se sintetizan ARN y proteínas pararealizar las funciones vitalesPlacacelular
  46. 46. 1 2 3 4 51 23 4
  47. 47. BiparticiónGemaciónEsporulaciónSegún el modo de repartirse el citoplasma existen:
  48. 48. Produce una descendencia de células con la mitad de cromosomas que la célulamadreEste proceso se lleva a cabo en la formación de gametos o células reproductoras
  49. 49. Los cromosomas se hacen visibles, se lleva a cabo el entrecruzamiento (dondeun fragmento de una cromátida de un cromosoma homólogo se rompe y seintercambia con la del otro homólogo) que permite la combinación del materialgenético, el nucléolo desaparece, se forma el huso meiótico y la membrananuclear desaparece.Profase I
  50. 50. Metafase ILos pares de cromosomas se acomodan en la placa de la metafase y se unen alya formado huso meiótico.Anafase ILos cromosomas se separan y emigran a los polos opuestos.Telofase ILos pares de cromosomas homólogos llegan a los polos de la célula, se forma lamembrana y por citocinesis se produce dos células.
  51. 51. Profase IILa meiosis II empieza sin ninguna replicación de cromosomas. En la profase II, lamembrana nuclear desaparece y se forma el huso meiótico.
  52. 52. Metafase IILos cromosomas se acomodan en la placa ecuatorial de la metafase, unidos almeiótico, completamente formado.Anafase IILos centrómeros se separan y las cromátidas hijas -ahora cromosomasindividuales- se mueven hacia los polos opuestos de la célula.Telofase IIUna membrana nuclear se forma alrededor de cada juego de cromosomas y lacitoquinésis se lleva a cabo, produciendo cuatro células hijas, cada una con unjuego haploide de cromosomas.AnteridioFolículo Tubos seminíferos
  53. 53. 5. EL ORIGEN DE LAS CÉLULAS
  54. 54. Fauna Ediacara Primeros invertebradosde los que se tieneregistro fósil(Precámbrico)PRIMERAS CÉLULAS EUCARIOTAS (2.100 m.a.) Grypaniaspiralis, se cree que pudo ser una alga filamentosa fueronencontradas en la formación Negaunee Iron en Palmer(Michigan)PRIMEROS ORGANISMOS PLURICELULARES (600 m.a)ESTRUCTURAS DE ORIGEN BIOLÓGICO estromatolitos (originadas por laactividad de cianobacterias) que datan dehace 3500 m.a.Formación Bitter Springs de (Australia) 900 ma.Procariotas junto a algunos eucariotas
  55. 55. Se supone que todas las células proceden de una célulaancestral, posiblemente una bacteria, que apareció hacemás de 3 800 millones de años.LUCA (last universal common antecesor =último antepasado común más sencillo detodos los seres vivos)PROTOCÉLULAMEMBRANAQue la separasedel medioORGANIZACÍON INTERNAQue garantizase su automantenimiento yreproducciónComo mínimo debía tenerPara lo que necesitabaMuy rudimentarioCapaces de autoreplicarsey de contener informaciónpara sintetizar enzimasMetabolismo Ácidos nucleicos
  56. 56. ÁCIDOS NUCLÉICOSMETABOLISMORIBOZIMAS (ARN con actividadcatalítica) eran las encargadas deregular el funcionamiento de lasprimeras célulasADN más estable comoportador de la informacióngenéticaFueronsustituidasporPROTEÍNAS más eficacescomo catalizadoresLos primeros organismos serían heterótrofos y anaerobios (obtenían la energía porfermentación) dada la ausencia de O2 en la atmósfera primitivaCon el tiempo aparecieron organismos con la capacidad descomponer los productosresiduales de las fermentaciones y obtener su propia materia y energía  Primerosautótrofos  Aumento de la población  escasez de nutrientesPosteriormente aparecen organismos que además de fabricar sus propios componenteseran capaces de utilizar otras fuentes de energía, como la luz,  Primeros autótrofosfotosintéticos del tipo cianobacterias  se libera O2  cambios en la atmósfera comenzó a formarse la capa de ozono  colonización del medio terrestre.Algunas de estas cianobacterias desarrollarían la capacidad de utilizar el O2 como receptorde electrones  Respiración aerobia mucho más eficaz que la fermentación.
  57. 57. Huésped antecesoruniversal (urcariota)Células eucarióticas: plantas,algunos protistasCélulas eucarióticas: animales,hongos, algunos protistasLas bacterias seconvierten en:EndosimbiosisADNBacteriasfotosintéticasancestralesBacteriasanaerobiasperoxisomasmitocondrias... se conviertenen cloroplastosLa teoría endosimbiótica de Lynn Margulis propone que las células eucariotas seoriginaron como producto de la simbiosis de dos o más procariontes diferentes.Mitocondrias y cloroplastos poseen moléculas deADN independientes del ADN nuclearLos primeros organismos eucariontes aparecen hace unos 2000 m.a.

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