CAPÍTULO 6 / REVISIÓN

Los seres vivos y la célula | ¿qué aprendimos?

TEORÍA CELULAR Y CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS

Se consideran seres vivos todos aquellos organismos que están hechos de células, que son las unidades de la vida. Existen dos tipos de células: las procariotas y las eucariotas. La teoría celular describe las células y cómo funcionan. Es considerada uno de los principios básicos de la biología, el crédito de la misma se lo llevan los grandes científicos Theodor Schwann, Matthias Schleiden y Rudolph Virchow, aunque ningún avance se hubiera logrado si no fuera por los trabajos de Robert Hooke. Todas las funciones de los seres vivos dependen de las células: el movimiento, la reproducción, el crecimiento, la sensibilidad, la respiración, la excreción y la nutrición.

Robert Hooke acuño el término “célula” al examinar la estructura porosa del corcho y observar pequeñas celdillas.

LA CÉLULA: UNIDAD ESTRUCTURAL Y FUNCIONAL

La célula puede definirse como la unidad fundamental de los organismos vivos capaz de reproducirse independientemente. Cada célula está contenida dentro de una membrana puntuada con puertas, canales y bombas especiales. Estos dispositivos permiten la entrada o la salida de moléculas seleccionadas mediante dos mecanismos principales: transporte pasivo y transporte activo. Protegido por la membrana se encuentra el citosol, el cual a su vez está compuesto por el citoesqueleto, una red de estructuras proteicas filamentosas. Finalmente, uno de los organelos más importantes de la célula, y el que se encarga de que se cumplan las funciones vitales y de resguardar el ADN, es el núcleo, presente únicamente en las células eucariotas.

En el núcleo de cada célula, la molécula de ADN se empaqueta en estructuras parecidas a hilos llamadas cromosomas.

CÉLULA ANIMAL VS CÉLULA VEGETAL

De los dos tipos de célula que existen, la más desarrollada es la eucariota. Las células eucariotas se pueden clasificar en dos tipos: la célula vegetal y la célula animal. Ambos tipos de célula comparten organelos como la membrana plasmática, el núcleo, el citoplasma, el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, las mitocondrias y las vacuolas. Por otro lado, se diferencian en organelos como los lisosomas, la pared celular, los cloroplastos y los centriolos. La teoría endosimbiótica propone que los cloroplastos fueron una vez células procariotas que vivían dentro de células huéspedes y que quedaron atrapadas dentro de ellas. Por un lado, recibían protección y, por otro lado, ellos proporcionaban nutrientes, y así, con el paso del tiempo, se formaron las células eucariotas.

Una de las diferencias entre la célula animal y la vegetal es que esta última posee una pared celular que le da soporte.

NUTRICIÓN Y RESPIRACIÓN CELULAR

Se conoce como respiración al conjunto de reacciones bioquímicas mediante las cuales la energía es liberada a partir de sustancias alimenticias, como por ejemplo, la glucosa. La respiración celular se lleva a cabo a través de 3 procesos: glucólisis, mediante el cual es extraída la energía de la glucosa; ciclo de Krebs, mecanismo mediante el cual las células vivas descomponen moléculas de combustible orgánico en presencia de oxígeno para recoger la energía que necesitan para crecer y dividirse; y finalmente la cadena transportadora de electrones, la ruta final de la respiración aerobia y la única parte del metabolismo de la glucosa donde se utiliza el oxígeno atmosférico.

El adenosín trifosfato o ATP es una molécula transportadora energía y se encuentra en las células de todos los seres vivos.

FUNCIONES CELULARES DE REPRODUCCIÓN Y RELACIÓN

El mecanismo de reproducción celular más difundido es la mitosis. Es un proceso de división celular mediante el cual una célula se divide y da origen a dos células hijas genéticamente idénticas a ella. Se compone por las siguientes fases: profase, metafase, anafase y telofase. Por otro lado, la meiosis es la forma especializada de división celular que se produce en las células sexuales, por ejemplo: las esporas de plantas, los espermatozoides y los óvulos. Se compone de las siguientes fases: meiosis I y meiosis II, cada una con profase, metafase, anafase y telofase. Además de los procesos de mitosis y meiosis, para que se separen físicamente las células ocurre la citocinesis.

El ciclo celular es un conjunto ordenado de sucesos que pueden producir crecimiento y división en células hijas.

PRODUCCIÓN CELULAR

Las proteínas están presentes en los seres vivos y son las responsables de construir estructuras biológicas y realizar variadas funciones indispensables para el desarrollo de los organismos. El ADN determina el orden de los aminoácidos en la formación de proteínas. La síntesis de proteínas tiene como finalidad permitir al organismo formar aquellas macromoléculas que se necesitan para llevar a cabo sus funciones. La síntesis de proteínas en las células consta de dos etapas: la transcripción y la traducción. Por un lado, la transcripción es el proceso mediante el cual la información contenida en el ADN es copiada en forma de ARN mensajero (ARNm). En la traducción, el ARNm sale del núcleo y se mueve hacia los ribosomas, donde se produce la síntesis de proteínas.

Los ribosomas son los organelos encargados de fabricar proteínas, pueden encontrarse libres en el citoplasma o unidos al retículo endoplasmático rugoso.

CAPÍTULO 6 / TEMA 1

TEORÍA CELULAR Y CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS

Se consideran seres vivos a todos aquellos organismos que están hechos de células, que son las unidades funcionales de los seres vivos. Existen dos tipos de células: las procariotas y las eucariotas.

 ¿CUÁLES SON LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS?

Los seres vivos presentan diferentes características que permiten distinguirlos de los sistemas abióticos. Dentro de estas características se encuentran:

Movimiento: consiste en un cambio en la posición de una parte o la totalidad de un organismo. Los organismos vivos, como los animales y algunas bacterias, pueden desplazarse de un lugar a otro para buscar comida y responder a estímulos como la luz, los ruidos, o los olores para defenderse.

Respuesta a estímulos

Se conoce como estímulo a cualquier acción que puede producir una respuesta por parte del organismo. Los receptores de los estímulos son capaces de percibirlos y convertirlos en impulsos nerviosos que producirán una respuesta.

La movilidad varía de acuerdo al tipo de organismo, por ejemplo, en los unicelulares procariotas o eucariotas, la movilidad viene dada por la presencia de cilios y flagelos, apéndices locomotores que tienen movimientos oscilatorios o contráctiles.

Movilidad en microorganismos

Euglena: utiliza un flagelo para moverse.

Paramecium: utiliza numerosos cilios para desplazarse.

En el caso de los animales de mayor complejidad, como los vertebrados o invertebrados, los tipos de locomoción pueden variar de acuerdo a las estructuras que utilicen.

Los hirudíneos, como por ejemplo las sanguijuelas, son anélidos parásitos que se mueven al sujetar su ventosa al huésped y contraer y arrastrar el resto del cuerpo.

Crecimiento: los organismos vivos crecen gracias a los alimentos que consumen mediante la nutrición. Las células aumentan en cantidad y se crean nuevas células. Por ejemplo, un niño que crece hasta convertirse en un adulto o una planta que se convierte en un árbol.

Reproducción: es la habilidad de los organismos para producir nuevos individuos de su especie. Ayuda a aumentar la población, evitar la extinción de las especies y mantener la progenie. El tipo de reproducción varía de acuerdo a la especie, existen organismos que presentan reproducción sexual, otros asexual y en otros casos pueden presentar ambas.

Reproducción alternada

Algunos tipos de cnidarios presentan reproducción alternada. Los progenitores liberan los óvulos y los espermatozoides al agua para que se forme un cigoto, que se convertirá en larva y luego en pólipo. Este pólipo generará yemas que se despegarán de su cuerpo y formarán medusas.

Sensibilidad: es la habilidad que tienen los organismos vivos para detectar cambios en su entorno (interior y exterior), por ejemplo: Mimosa pudica. Si tocas la planta, los folíolos se cierran inmediatamente, lo que demuestra su sensibilidad.

Respiración: todos los organismos vivos requieren energía para sus diferentes actividades. Esta energía es liberada mediante la oxidación de los alimentos durante el proceso de la respiración.

Las mitocondrias son los organelos en los que se da el proceso de respiración celular y la obtención de ATP.

Excreción: es la expulsión de los desechos del metabolismo que se forman mediante varias reacciones químicas dentro de las células. Los principales órganos excretores son los hígados, los pulmones y la piel.

En las células existen organelos encargados de la excreción, como por ejemplo las vacuolas pulsátiles o contráctiles que eliminan agua.

Nutrición: todos los organismos vivos necesitan alimentos a fin de usarlos como fuente de energía para sus diversas actividades. Los animales y las plantas se alimentan de forma diferente. Las plantas pueden fabricar sus propios alimentos (nutrición autótrofa) pero los animales no pueden hacerlo y dependen de otros organismos (nutrición heterótrofa).

¿CUÁLES SON LOS POSTULADOS DE LA TEORÍA CELULAR?

La teoría celular es una colección de ideas y conclusiones de muchos científicos a lo largo del tiempo. Describe las células y su funcionamiento.

La teoría celular es considerada uno de los principios básicos de la biología, el crédito de la misma se lo llevan los grandes científicos Theodor Schwann, Matthias Schleiden y Rudolph Virchow, aunque ningún avance se hubiera logrado si no fuera por los trabajos de Robert Hooke.

Los resultados de las investigaciones de estos científicos llevaron a la formulación de 4 postulados:

1. Todos los seres vivos están formados por células.

2. Todos los seres vivos se originan a partir de otros seres vivos, es decir, las células originan otras células, no surgen de manera espontánea.

3. Todas las funciones vitales de los seres vivos dependen de las células. Las células son sistemas abiertos que intercambian energía y materia con el entorno.

4. Las células son una unidad genética que contiene el material hereditario.

Con el paso del tiempo, diversos científicos han aportado nuevos conocimientos y han continuado el desarrollo de esta teoría, lo que dio como resultado la teoría celular moderna:

1. Los seres vivos pueden ser unicelulares si están compuestos por una sola célula o pluricelulares si están conformados por más de una célula.

2. Al dividirse, las células transmiten la información genética (ADN) de célula a célula.

3. La energía se produce en el interior de las células.

4. Las células tienen composición parecida o básicamente la misma.

5. Las actividades que realizan los organismos dependen de las actividades realizadas por las células.

6. La teoría celular tiene dos componentes principales: los seres vivos están conformados por células y las células provienen de otras células.

Historia del ADN

En 1953, los científicos Rosalind Franklin, James D. Watson y Francis Crick propusieron que el ADN estaba formado por una estructura de doble hélice que en la actualidad aún tiene validez.

¿LOS VIRUS SON SERES VIVOS?

Los virus son pequeñas estructuras parasitarias que no pueden reproducirse por sí mismas y que necesitan de un organismo huésped para hacerlo. Un virus, al infectar a su huésped, puede dirigir la maquinaria celular del mismo y, de este modo, puede generar más virus. La mayoría de los virus tienen ARN o ADN como material genético.

Sin una célula huésped, los virus no pueden llevar a cabo sus funciones básicas ni reproducirse. Ellos no pueden sintetizar proteínas porque carecen de ribosomas, no pueden generar energía ni almacenarla en forma de ATP, por lo que deben derivar su energía de los procesos metabólicos del huésped.

Por estas razones, los virus no pueden ser considerados seres vivos, ya que sin la ayuda de una célula huésped jamás podrían realizar sus funciones vitales.

RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo “Características de los seres vivos”

Con este artículo podrá profundizar sobre las características de los seres vivos.

VER

Artículo “La célula”

Este artículo contiene más información de interés acerca de la célula y sus organelos.

VER

Microscopio

Durante el primer siglo después de Cristo, el vidrio fue inventado y los romanos miraban a través del cristal para probar y experimentar. Más adelante, descubrieron que si se tenía una de estas lentes sobre un objeto, el objeto parecería más grande.

¿Qué es el microscopio?

Un microscopio es un instrumento utilizado para ampliar un objeto y verlo en detalle. Existen muchos tipos de microscopios que cuentan con diferentes niveles de ampliación y que producen diferentes tipos de imágenes. Algunos de los microscopios más avanzados permiten incluso ver átomos.

 

Un microscopio se utiliza comúnmente en un laboratorio microbiológico y se emplea para el estudio de organismos.

Invención del microscopio

Como muchas invenciones en las que existen disputas sobre quienes fueron los inventores originales, el microscopio no es una excepción.

Data del primer siglo, los romanos investigaron el uso del vidrio y cómo la visión de objetos a través de él hacía que los objetos parecieran más grandes.

¿Sabías qué...?
A Robert Koch, un médico alemán y microbiólogo, se le atribuye el descubrimiento de los bacilos del cólera y la tuberculosis.

Las primeras formas simples de la ampliación eran lupas, por lo general alrededor de 6x a 10x y se utilizaron para inspeccionar diminutos insectos, como las pulgas.

Los primeros microscopios se utilizaron para estudiar los insectos y fueron apodados “vidrios de pulgas”.

Zacharias Jansen y el primer microscopio compuesto

En la década de 1590, dos fabricantes holandeses Zacharias Jansen y su padre Hans comenzaron a experimentar con estas lentes. Colocaron varias de ellas en un tubo y descubrieron que el objeto, cerca del extremo del tubo se veía mucho más grande que en cualquier lupa simple.

Sus primeros microscopios eran más una novedad que una herramienta científica, ya que la máxima ampliación era sólo alrededor de 9x y las imágenes eran algo borrosas.

Los primeros microscopios tenían solamente una lente y fueron referidos como microscopios simples.

Se cree que el padre de Zacharias Jansen le ayudó a construir el primer microscopio en 1595. Zacharias le escribió a William Boreel sobre la invención, y en la década de 1650, Boreel relató el diseño del microscopio.

Anton van Leeuwenhoek

Fue uno de los pioneros de la microscopía. A finales del siglo 17 se convirtió en el primer hombre en fabricar y utilizar un microscopio real.

Van Leeuwenhoek logró un mayor éxito que sus contemporáneos puesto que desarrolló maneras de hacer lentes superiores. Creó un nuevo tubo de lente que tenía un poder de ampliación de 270x.

 

Van Leeuwenhoek fue el primero en ver y describir las bacterias, la levadura y la circulación de los glóbulos sanguíneos en los capilares.

El trabajo de Van Leewenhoek fue verificado y desarrollado por el científico inglés Robert Hooke, que publicó el primer trabajo de estudios microscópicos llamado Micrographia en 1665. Los estudios detallados de Hooke fomentaron el estudio en el campo de la microbiología y la ciencia biológica avanzada.

Tipos de microscopios

El tipo más común de microscopio es un microscopio óptico que utiliza lentes para formar imágenes de la luz visible.

Otros microscopios

Un microscopio electrónico utiliza electrones en lugar de luz para crear la imagen ampliada. El primer microscopio electrónico fue el microscopio electrónico de transmisión, inventado en 1931 por Ernst Ruska y el microscopio electrónico de barrido en 1935 por Max Knoll.

Un microscopio óptico con una sola lente se conoce como microscopio simple y uno con dos lentes se conoce como microscopio compuesto.

Partes del microscopio

  • Sistema mecánico: funcionan como soporte de las lentes y otros elementos.
  • Brazo: soporta el tubo y lo conecta a la base.
El brazo es la parte por donde se debe sujetar el microscopio para transportarlo.
  • Base o pie: parte inferior del microscopio, se utiliza para el apoyo y le proporciona estabilidad.
  • Platina: plataforma plana donde se coloca el portaobjetos con la muestra a observar.
  • Pinzas de sujeción: sirve para sujetar la preparación.
  • Tornillo macrométrico: se emplea para el movimiento rápido hacia arriba o hacia abajo del tubo o la platina, y además con él se puede localizar la imagen a observar.
  • Tornillo micrométrico: permite colocar en la posición adecuada, cualquiera de los objetivos que se encuentran en él.
  • Tubo: conecta el ocular a las lentes objetivas.
  • Sistema de iluminación: elementos que transmiten, reflejan y regulan tanto la intensidad como la cantidad de luz que va a incidir sobre la muestra.
  • Fuente de iluminación: luz fija utilizada en lugar de un espejo. Si el microscopio tiene un espejo, se utiliza para reflejar la luz de una fuente externa a través de la parte inferior de la platina.
La fuente de luz es de 110 voltios.
  • Condensador: el propósito de la lente del condensador es enfocar la luz sobre la muestra; las lentes condensadoras son más útiles en las potencias más altas, 400x y más.
  • Diafragma: se utiliza para variar la intensidad y el tamaño del cono de luz que se proyecta hacia arriba en la diapositiva.
  • Sistema óptico: conjunto de lentes responsables del aumento y resolución.
  • Objetivo: tiene como función colectar la luz proveniente de la muestra y proyectar una imagen nítida, real, invertida y aumentada hacia el cuerpo del microscopio.
  • Ocular: sirve para observar la imagen real e invertida que produce el objetivo por medio de dos funciones, una es la de aumentar la imagen y transformarla en una imagen virtual derecha con respecto a la imagen del objetivo que posteriormente el ojo endereza, y otra es aclarar el campo óptico o plano circular en el que aparece el objeto.

 

Los microscopios compuestos hoy son tan avanzados que pueden ampliar una muestra de hasta 1.000 veces.