FUNCIONES CELULARES: MOVIMIENTO CELULAR

 El movimiento celular puede ser por cilios, flagelos o por seudópodos.

 Cilios: son unos orgánulos característicos de las eucariotas que se caracterizan por presentarse como apéndices con aspecto de vello formados por expansiones de la membrana de la célula.

Flagelos: En los organismos eucariotas, los flagelos son estructuras poco numerosas, uno o dos por célula, con la excepción de algunos protoctistas unicelulares. Se distingue a las células acrocontas, que nadan con su flagelo o flagelos por delante, de las opistocontas, donde el cuerpo celular avanza por delante del flagelo. Esta última condición, evolutivamente más moderna, caracteriza a la rama evolutiva que reúne a los reinos hongos y animales. Es la que observamos, sin ir más lejos, en los espermatozoides animales (incluidos, los humanos).

Seudópodos: es una prolongación del citoplasma de algunos organismos unicelulares como las amebas, en la cual una serie de proteínas van a fluir en un sentido mediante las fibras de miosina. Esto servirá al organismo para desplazarse o alimentarse.

FUNCIONES CELULARES: DIVISION O REPRODUCCION CELULAR

El ciclo de una célula es análogo al de un ser vivo,"nace" mediante la división de una célula progenitora, crece, y se reproduce. Todo este proceso es lo que constituye un ciclo celular completo

El ciclo celular comprende cuatro períodos denominados G1, S, G2 Y Mitosis.

El período G1, llamado primera fase de crecimiento, se inicia con una célula hija que proviene de la división de la célula madre. La célula aumenta de tamaño, se sintetiza nuevo material citoplásmico, sobre todo proteínas y ARN.

El período S o de síntesis, en el que tiene lugar la duplicación del ADN. Cuando acaba este período, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio.

El período G2, o segunda fase de crecimiento, en el cual se sigue sintetizando ARN y proteínas; el final de este período queda marcado por la aparición de cambios en la estructura celular, que se hacen visibles con el microscopio y que nos indican el principio de la Mitosis o división celular. El período de tiempo que transcurre entre dos mitosis, y que comprende los períodos G1, S, y G2, se le denomina Interface.

Mitosis

La mitosis es el proceso de división celular por el cual se conserva la información genética contenida en sus cromosomas, que pasa de esta manera a las sucesivas células a que la mitosis va a dar origen.

La mitosis es igualmente un verdadero proceso de multiplicación celular que participa en el desarrollo, el crecimiento y la regeneración del organismo.

El proceso tiene lugar por medio de una serie de operaciones sucesivas que se desarrollan de una manera continua, y que para facilitar su estudio han sido separadas en varias etapas.

1. PROFASE      En ella se hacen patentes un cierto número de filamentos dobles: los cromosomas. Cada cromosoma constituído por dos cromátidas, que se mantienen unidas por un estrangulamiento que es el centrómero. Cada cromátida corresponde a una larga cadena de ADN. Al final de la profase ha desaparecido la membrana nuclear y el nucléolo. muy condensada
2. METAFASE      Se inicia con la aparición del huso, dónde se insertan los cromosomas y se van desplazando hasta situarse en el ecuador del huso, formando la placa metafásica o ecuatorial.
3. ANAFASE     En ella el centrómero se divide y cada cromosoma se separa en sus dos cromátidas. Los centrómeros emigran a lo largo de las fibras del huso en direcciones opuestas, arrastrando cada uno en su desplazamiento a una cromátida. La anafase constituye la fase crucial de la mitosis, porque en ella se realiza la distribución de las dos copias de la información genética original.
4. TELOFASE     Los dos grupos de cromátidas, comienzan a descondensarse, se reconstruye la membrana nuclear, alrededor de cada conjunto cromosómico, lo cual definirá los nuevos núcleos hijos. A continuación tiene lugar la división del citoplasma

Meiosis

La meiosis es la división celular por la cual se obtiene células hijas con la mitad de los juegos cromosómicos que tenía la célula madre pero que cuentan con información completa para todos los rasgos estructurales y funcionales del organismo al que pertenecen.

PROCESO DE MEIOSIS:

1. Duplicación de los cromosomas

Antes de que se produzca la primera división los cromosomas se duplican.

2. Primera división meiótica

Los cromosomas homólogos se separan formándose dos células. Observa sin embargo, que los cromosomas están duplicados, cada uno de ellos está formado por dos cromátidas unidas por el centrómero.

3. Segunda división meiótica

Estamos ante un fenómeno que ya conoces:la mitosis. Durante esta segunda división los cromosomas se separan en sus dos cromátidas, dando lugar en este caso a cuatro células haploides.

La meiosis se produce siempre que hay un proceso de reproducción sexual.

En la célula existen dos juegos de material genético, es decir "n" parejas de cromosomas homólogos, uno de origen paterno y otro de origen materno. En la Profase I, cada cromosoma se aparea con su homólogo formando lo que se denomina una tétrada, es decir cuatro cromátidas y dos centrómeros.

Este apareamiento es un rasgo exclusivo de la meiosis, y tiene una trascendencia fundamental, ya que las cromátidas no hermanas, es decir paterna y materna, pueden entrecruzarse y romperse en los puntos de fusión dando lugar a un intercambio y recombinación de segmentos cromatídicos y por lo tanto de los genes en ellos localizados.

La meiosis ocurre mediante dos mitosis consecutivas. La primera división es reduccional y el resultado es la formación de dos células hijas cada una con "n" cromosomas.

La segunda división es una división mitótica normal y el resultado final de la segunda división meiótica es la formación de cuatro células hijas cada una de las cuales tiene un núcleo con "n" cromátidas

CONSECUENCIAS DE LA MEIOSIS

1. Es el proceso mediante el cual se obtienen células especializadas para intervenir en la reproducción sexual.
2. Reduce a la mitad el número de cromosomas, y así al unirse las dos células sexuales, vuelve a restablecerse el número cromosómico de la especie.
3. Se produce una recombinación de la información genética.
4. La meiosis origina una gran variación de gametos, debido al entrecruzamiento de segmentos de los cromosomas homólogos.

ANIMACION DE LOS PROCESOS DE MITOSIS Y MEIOSIS

FUNCIONES CELULARES: NUTRICION CELULAR

Es de capital importancia para la nutrición celular el poder transportar moléculas hacia afuera y adentro de ella misma.
Dado la importancia del transporte a través de la membrana la célula utiliza un gran numero de mecanismos de transporte. Estos mecanismos caen dentro de una de estas dos categorías: transporte pasivo (difusión simple, difusión facilitada y ósmosis) y transporte activo.

 

Transporte Pasivo

Difusión

Difusión simple, significa que la molécula puede pasar directamente a través de la membrana. La difusión es siempre a favor de un gradiente de concentración. Esto limita la máxima concentración posible en el interior de la célula (o en el exterior si se trata de un producto de desecho). La difusión es un mecanismo de transporte efectivo para alguna moléculas pero la célula debe utilizar otros mecanismo de transporte para sus necesidades.

 

Difusión hacia el interior de la célula. Alta concentración exterior de O2

Difusión hacia el exterior de la célula Alta concentración interior de CO2

La ósmosis es una forma especial de difusión llevada a cabo por las moléculas de agua. depende del gradiente de concentación que se observe en el espacio extracelular, es decir, si depende de si la célula se encuentra en un medio Isotonico, Hipotonico o Hipertonico.

 

Difusión facilitada

La difusión facilitada utiliza canales (formados por proteínas de membrana) para permitir que moléculas cargadas (que de otra manera no podrían atravesar la membrana) difundan libremente hacia afuera y adentro de la célula. Estos canales son usados sobre todo por iones pequeños tales como potacio, sodio y cloro.

La velocidad del transporte facilitado esta limitado por el numero de canales disponibles.

 

Transporte activo

El transporte activo requiere un gasto de energía para transportar la molécula de un lado al otro de la membrana, pero el transporte activo es el único que puede transportar moléculas contra un gradiente de concentración, al igual que la difusión facilitada el transporte activo esta limitado por el numero de proteínas transportadoras presentes.

Transporte Grueso

Algunas sustancias más grandes como polisacáridos, proteínas y otras células cruzan las membranas plasmáticas mediante varios tipos de transporte grueso:

• Endocitosis: es el proceso mediante el cual la sustancia es transportada al interior de la célula a través de la membrana. Se conocen tres tipos de endocitosis:
1. Fagocitosis: en este proceso, la célula crea una proyecciones de la membrana llamadas pseudopodos que rodean la partícula sólida. Una vez rodeada, los pseudopodos se fusionan formando una vesícula alrededor de la partícula llamada vesícula fagocítica o fagosoma. El material sólido dentro de la vesícula es seguidamente digerido por enzimas liberadas por los lisosomas. Los glóbulos blancos constituyen el ejemplo más notable de células que fagocitan bacterias y otras sustancias extrañas como mecanismo de defensa
2. 
   Pinocitosis: en este proceso, la sustancia a transportar es una gotita o vesícula de líquido extracelular. En este caso, no se forman pseudópodos, sino que la membrana se repliega creando una vesícula pinocítica. Una vez que el contenido de la vesícula ha sido procesado, la membrana de la vesícula vuelve a la superficie de la célula.

• Exocitosis Durante la exocitosis, la membrana de la vesícula secretora se fusiona con la membrana celular liberando el contenido de la misma. Por este mecanismo las células liberan hormonas (p.ej. la insulína), enzimas (p.ej. las enzimas digestivas) o neurotransmisores imprescindibles para la transmisión nerviosa.

LAS CELULAS VEGETALES

Las células vegetales, aunque son similares a las animales, presentan las siguientes diferencias: carecen de centríolos y poseen algunos orgánulos y estructuras exclusivas como los cloroplastos, la pared vegetal y las vacuolas. 

Las vacuolas son vesículas muy grandes rodeadas de membranas que pueden llegar a ocupar el 90% del volumen celular. Realizan funciones de almacenamiento. Además ayudan a mantener la forma celular.

La pared celular o vegetal está situada hacia fuera de la membrana plasmática y es rígida, formada fundamentalmente por celulosa. Protege a las células y mantiene su forma.

Los Plastidos son organelos que contienen pigmentos con diferentes funciones, como los cloroplastos, los leucoplastos y los cromoplastos.  Los cloroplastos son orgánulos formados por una doble membrana, que deja en su interior un contenido llamado estroma y una serie de laminillas, llamadas tilacoides, que se apilan en la grana. Estas laminillas poseen clorofila, pigmento indispensable para realizar la fotosíntesis.  Los leucoplastos son organelos de color blanco cuya función es almacenar sustencias como el almidón.  Los cromplastos son organelos que almacenan pigmentos de diferentes coloraciones, cuya función es dar el color a los frutos y a las flores.

ELABORA UNA CELULA VEGETAL

ORGANELOS DE LAS CELULAS EUCARIOTAS

LA CELULA COMO UNIDAD ESTRUCTURAL

Desde el punto de vista estructural, las células pueden agruparse en:

• Células procariotas: El ADN no está separado del resto de la célula por una membrana, sino que está disperso en él. Son estructuras procariotas las bacterias.
• Células eucariotas: Presentan el ADN incluido dentro de una membrana nuclear. El contenido nuclear, por lo tanto, está separado del resto del contenido citoplasmático, formando el Núcleo. Son células eucariotas las animales y las vegetales.

2.a.- Las células procariotas:

Las bacterias son organismos procariotas. La ausencia de verdadero núcleo es la gran diferencia con las células eucariotas, aunque existen otras. Son organismos microscópicos que pueden presentar formas y aspectos diferentes, pero todas poseen una estructura básica. En todas ellas:

• El ADN se encuentra libre y disperso por el citoplasma.
• No tienen orgánulos celulares como las mitocondrias, cloroplastos, aparato de Golgi, retículo, etc.
• Carecen de citoesqueleto y no tienen movilidad intracelular.
• Son más pequeñas que las células eucariotas. Son similares al tamaño de las mitocondrias y cloroplastos de las eucariotas.

Sin embargo, aún siendo tan simples, tienen su cromosoma bacteriano gracias al cual se reproducen y copian su información a ARN que, llegando a sus ribosomas, fabrica las proteínas necesarias para el funcionamiento bacteriano

2.b.- Células eucariotas animales:

La célula animal típica contiene una serie de estructuras u orgánulos que la definen y diferencian y que hacen de ella una estructura eucariota y heterótrofa. Contiene estructuras membranosas y no membranosas, todas ellas flotando y dispersas por el citoplasma celular.

Entre las membranosas están los retículos endoplasmáticos rugosos y lisos, el aparato de Golgi, los lisosomas, mitocondrias y núcleo. Entre las no membranosas están el centrosoma y el citoesqueleto. Todo ello envuelto en una membrana plasmática o celular de estructura constante y unitaria.

Los dos tipos de células muestran algunas características similares, tales como:

·         Poseen un lenguaje genético idéntico.

·         Ambas tienen rutas metabólicas comunes.

·         Presentan estructuras similares en algunos de sus componentes. Ej: la membrana celular, la cual funciona como una barrera de permeabilidad selectiva.

·         Ambos tipos de células pueden estar rodeados por pared celular que proporciona rigidez a las células sin embargo, su composición es diferente.

·         Los dos tipos celulares tienen una región nuclear donde está el material genético rodeado por el citoplasma. En las procariotas se caracteriza como un Nucleoide sin envoltura, mientras que en las eucarióticas dicha región siempre se encuentra separada de citoplasma por la envoltura nuclear.

Pero también presentan muchas características que las diferencian y por las cuales se genera la división.

DIFERENCIAS ENTRE CELULAS EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS

ACTIVIDAD DE PROFUNDIZACION. ESTRUCTURA DE LA CELULA PROCARIOTA

ACTIVIDAD DE PROFUNDIZACION.  DIFERENCIAS ENTRE CELULAS EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS

LA TEORÍA CELULAR

La idea de que los seres vivos están constituidos por células y que cada una de ellas proviene de otra, que ya existía con anterioridad, es relativamente reciente. Es en la segunda mitad del siglo XIX cuando se enuncia por vez primera la teoría celular.

Su formulación se debió fundamentalmente a que para la visualización de las células era imprescindible la utilización de instrumentos ópticos que aumentaran muchas veces el tamaño de la célula (invisible a simple vista). En un primer momento fueron lentes simples superpuestas, más tarde surgió el microscopio óptico y por último el microscopio electrónico. Estos fueron los instrumentos que posibilitaron a los citólogos explicar y dar a conocer a la comunidad científica sus ideas y teorías, que hoy denominamos teoría celular.

Con la ayuda de la técnica y de los científicos del siglo XVII, XVIII, XIX y XX se llegó a establecer la teoría celular con sus principios:

1. La célula es la unidad estructural de los seres vivos. Todos los seres vivos están formados por una o más de una célula.
2. La célula es la unidad funcional de los seres vivos. Es la mínima unidad de materia que puede llevar a cabo las funciones básicas de un ser vivo.
3. Toda célula proviene de otra preexistente

ACTIVIDAD DE PROFUNDIZACION. MICROSCOPIO

EL ORIGEN DE LA VIDA

Según los cálculos más modernos, la Tierra se formó hace unos 4.500 millones de años y un millón de años después aparecería la vida. La explicación de cómo apareció es especulativa, ya que las condiciones reinantes en aquella primitiva atmósfera no son exactamente reproducibles en un laboratorio. De todas formas, se han diseñado experimentos que pueden ayudar a explicar los distintos pasos ocurridos hasta que surgió la vida.

En 1922, el bioquímico A. Oparin formuló su hipótesis sobre los procesos de evolución química que debieron producirse durante el origen de la vida. Según él, las moléculas orgánicas podrían formarse con los gases de la atmósfera, sometidos a grandes descargas eléctricas que ocurrían durante grandes tormentas. Estas moléculas se irían concentrando en los mares y lagos terrestres, formando lo que denominó como una "rica sopa". La comunidad científica de entonces ignoró sus ideas.

Sin embargo, en 1950 un estudiante de la Universidad de Chicago, Stanley Miller, probó la hipótesis de Oparín.

Stanley Miller

Miller demostró en el laboratorio, utilizando un aparato diseñado por él, similar al que ves en el dibujo, la posibilidad de que se formaran espontáneamente moléculas orgánicas. Para ello, hizo pasar vapor de agua a través de un recipiente de cristal que contenía una mezcla de gases como metano (CH₄),amoníaco (NH₃), hidrógeno (H₂)entre otras moléculas que se suponía serían las más abundantes en la primitiva atmósfera reductora. Al mismo tiempo, las sometía a descargas eléctricas.
El resultado fue la formación de una serie de moléculas orgánicas como ácido aspártico, ácido glutámico, ácido acético, ácido fórmico, urea, alanina y glicocola entre otras moléculas.