Todos los seres vivos están formados por células. Las formas, tamaños y funciones pueden ser muy distintos, pero todas las células tienen en común la presencia de la membrana celular o plasmática, el citoplasma y el material genético
lunes, 14 de abril de 2014
lunes, 7 de abril de 2014
TEORÍAS DE LA VIDA
Uno de los temas mas fascinantes en las ciencias naturales se encuentra en el tema de la vida, ¿Cómo y cuándo se originó la vida?, La vida es resultado de una generación espontanea de la vida inerte que a través de millones de años se abrió paso para que ciertas moléculas lograran duplicarse dando origen a procesos que hoy llamamos vida, o fue la vida sembrada o bien por un ser superior (teoría religiosa) o bien llegó procedente en piedras u otros objetos procedentes del espacio y que de alguna forma estas “semillas” encontraron el terreno propicio para duplicarse y generar la vida (teoría de la panspermia). Como se puede apreciar encontramos toda una rama de la ciencia en la biología que trata de explicarnos sobre el cómo se originó la vida, y en nuestro interior también es una pregunta de acuciosamente y frecuentemente viene a nuestra mente y de alguna forma encontrar respuesta nos define en muchos campos, como son nuestras creencias y principios. Para nuestro caso vamos a dar un vistazo a las teorías de la vida desde la biología que es el campo de acción de este blog.
“La vida es una exuberancia planetaria, un fenómeno solar. Es la transmutación astronómicamente local del aire, el agua y la luz que llega a la tierra, en células. Es una pauta intrincada de crecimiento y muerte, aceleración y reducción, transformación y decadencia. La vida es una organización única.”
Margulis y Sagan
¿Qué es la vida?
Querer dar respuesta a la pregunta: ¿Qué es la vida?, no es fácil. La dificultad está en la enorme diversidad de la vida y en su complejidad. Los seres vivos pueden ser unicelulares o estar conformados por millones de células interdependientes (metacelulares); pueden fabricar su propio alimento o salir a buscarlo al entorno; pueden respirar oxígeno o intoxicarse con él; pueden vivir a temperaturas de más de 250 grados centígrados o vivir en el hielo a varias decenas de grados por debajo del punto de congelación; pueden vivir de la energía lumínica del sol o de la energía contenida en los enlaces químicos de algunas sustancias; pueden volar, nadar, reptar, caminar, trepar, saltar, excavar o vivir fijos en el mismo lugar durante toda su vida; se reproducen mediante el sexo, pero también pueden hacerlo sin él; pueden vivir a gran presión o casi al vacío. En fin, la vida es más fácil “señalarla con el dedo”, que definirla. Y sin embargo veamos algunos intentos por definirla
“El término vida (latín: vita )?, desde el punto de vista de la Biología, que es el más usado, hace alusión a aquello que distingue a los reinos animal, vegetal, hongos, protistas, arqueas y bacterias del resto de manifestaciones de la naturaleza. Implica las capacidades de nacer, crecer, reproducirse y morir, y, a lo largo de sucesivas generaciones, evolucionar.
Científicamente, podría definirse como la capacidad de administrar los recursos internos de un ser físico de forma adaptada a los cambios producidos en su medio, sin que exista una correspondencia directa de causa y efecto entre el ser que administra los recursos y el cambio introducido en el medio por ese ser, sino una asíntota de aproximación al ideal establecido por dicho ser, ideal que nunca llega a su consecución completa por la dinámica constante del medio
Abarca una serie de conceptos del ser humano y su entorno relacionados, directa o indirectamente, con la existencia.
¿Por qué es tan problemático definir la vida? Ante todo, la vida no es una cosa palpable que se pueda tocar o ver bajo el microscopio. Al ser un estado de la energía, la vida no puede inducirse en un ser inerte. En la actualidad, no podemos transferir una configuración dada de la energía a ningún sistema.
Cuando nace un ser viviente, éste no adquiere vida, sino que hereda la habilidad para construir estructuras que ponen en movimiento ese estado de la energía.
La vida es un conjunto de microestados de la energía que se asocia con una demora en la dispersión espontánea de esa energía. La energía de los seres vivientes “salta” de un microestado a otro, siendo siempre controlada por ciertos operadores internos del mismo sistema termodinámico. Los Biólogos identificamos a tales operadores internos como enzimas. Esta es la razón por la cual consideramos que la transferencia de energía en los sistemas vivos es una coordinación no-espontánea de varios procesos espontáneos. Cualquier sistema en el Universo que sea capaz de coordinar los microestados de la energía en forma no-espontánea será una ser viviente.
Esta evidencia es tan importante que la definición de un sistema vivo, más aceptada por todos los estudiosos, se basa en parte, en ella. ¿Cómo se sabe que algo está vivo? Cuando se observa que toma sustancias del medio en el que está, las incorpora a su organismo para mantener su estructura y metabolismo, arrojando al medio el resto. Esa característica de los seres vivos tiene el sofisticado nombre 10 de autopoiesis, que quiere decir automantenimiento .
Los sistemas vivos somos máquinas autopoiéticas: transformamos la materia convirtiéndola en nosotros mismos, de tal manera, que el producto es nuestra propia organización.
Cuando se habla de la vida, también se hace referencia a su diversidad y complejidad. Si la diversidad de la vida aumenta, necesariamente se incrementa su complejidad. La diversidad de la vida o biodiversidad, se organiza de tal modo que construye complejas redes de relaciones entre las especies y entre éstas y su entorno físico: la vida cambia a quienes la componen.
Teorías del origen de la vida
- Primera hipótesis: Creacionismo
El creacionismo es un sistema de creencias que postula que el universo, la tierra y la vida en la tierra fueron deliberadamente creados por un ser inteligente. Hay diferentes visiones del creacionismo, pero dos escuelas principales sobresalen: elcreacionismo religioso y el diseño inteligente.
Tipos de creacionismo
El creacionismo religioso es la creencia que el universo y la vida en la tierra fueron creados por una deidad todopoderosa. Esta posición tiene un fundamento profundo en las escrituras, en la que se basan los pensamientos acerca de la historia del mundo. Dentro del campo creacionista se hallan los que creen en una tierra joven y los que creen en una tierra antigua.
Creacionismo bíblico basado en la Biblia
Creacionismo Islámico basado en el Qu-ran
El Diseño Inteligente (DI) infiere que de las leyes naturales y mero azar no son adecuados para explicar el origen de todo fenómeno natural. No es dirigido por una doctrina religiosa, ni hace suposiciones de quién el Creador es. El DI no usa textos religiosos al formar teorías acerca del origen del mundo. El DI simplemente postula que el universo posee evidencia de que fue inteligentemente diseñado.
El DI restringido busca evidencia de diseño al compararla con el diseño humano.
El DI general establece que todos los procesos naturales son inteligentemente diseñados.
El Creacionismo extraterrestre cree que el mundo fue creado por una raza extraterrestre que vinieron a ser adorados por los hombres como dioses y descrito en antiguos textos religiosos.
- Segunda hipótesis: La generación espontánea
La teoría de la generación espontánea, también conocida como autogénesises una antigua teoría biológica de abiogénesis que sostenía que podía surgir vida compleja, animal y vegetal, de forma espontánea a partir de la materia inerte. Para referirse a la "generación espontánea", también se utiliza el términoabiogénesis, acuñado por Thomas Huxley en 1870, para ser usado originalmente para referirse a esta teoría, en oposición al origen de la generación por otros organismos vivos (biogénesis).
La generación espontánea antiguamente era una creencia profundamente arraigada descrita ya por Aristóteles. La observación superficial indicaba que surgían gusanos del fango, moscas de la carne podrida, organismos de los lugares húmedos, etc. Así, la idea de que la vida se estaba originando continuamente a partir de esos restos de materia orgánica se estableció como lugar común en la ciencia. Hoy en día la comunidad científica considera que esta teoría está plenamente refutada.
La autogénesis se sustentaba en procesos como la putrefacción. Es así que de un trozo de carne podían generarse larvas de mosca. Precisamente, esta premisa era como un fin de una observación superficial, ya que -según los defensores de esta corriente- no era posible que, sin que ningún organismo visible se acercara al trozo de carne aparecieran las larvas, a menos que sobre ésta actuara unprincipio vital generador de vida. El italiano Redi fue el primero en dudar de tal concepción y usó la experimentación para justificar su duda. El experimento consistió en poner carne en un tarro abierto y en otro cerrado también puso carne. Las cresas, que parecían nidos de huevos de moscas, se formaron en el tarro abierto, cuya carne se había descompuesto. El italiano dedujo que las cresas brotaban de los pequeñísimos huevos de las moscas.
En 1765, otro italiano – Spallanzani -, repitió el experimento de Redi, usando pan, un recipiente abierto y otro herméticamente cerrado, con pan hervido. Solo brotaron cresas en el pan que estuvo al aire libre. Entonces, como ha ocurrido muchas veces al avanzar la ciencia, no faltaron incrédulos y alegaron que al hervir el pan, se había destruido ¡un principio vital!
En 1952, Miller hizo circular agua, amoníaco, metano e hidrógeno a través de una descarga eléctrica y obtuvo Glicina y Alamina, dos aminoácidos simples. Años después, Abelsohn, hizo la misma experiencia, pero empleando moléculas que contenían átomos de carbono, oxígeno y nitrógeno, y, en su experimento, Weyschaff, aplicó rayos ultravioletas. Ambos obtuvieron los aminoácidos que forman las estructuras de las proteínas.
El francés Pasteur fue quien acabó con la teoría de la generación espontánea. Ideó un recipiente con cuello de cisne, es decir, doblado en forma de S. Puso en el receptáculo pan y agua; hizo hervir el agua, y esperó. El líquido permaneció estéril. (6)
- Tercera teoría: El origen cosmico de la vida o panspermia
Según esta hipótesis, la vida se ha generado en el espacio exterior y viaja de unos planetas a otros, y de unos sistemas solares a otros.
El filósofo griego Anaxágoras (siglo VI a.C.) fue el primero que propuso un origen cósmico para la vida, pero fue a partir del siglo XIX cuando esta hipótesis cobró auge, debido a los análisis realizados a los meteoritos, que demostraban la existencia de materia orgánica, como hidrocarburos, ácidos grasos, aminoácidos y ácidos nucleicos.
La hipótesis de la panspermia postula que la vida es llevada al azar de planeta a planeta y de un sistema planetario a otro. Su máximo defensor fue el químico sueco Svante Arrhenius (1859-1927), que afirmaba que la vida provenía del espacio exterior en forma de esporas bacterianas que viajan por todo el espacio impulsadas por la radiación de las estrellas.
Dicha teoría se apoya en el hecho de que las moléculas basadas en la química del carbono, importantes en la composición de las formas de vida que conocemos, se pueden encontrar en muchos lugares del universo. El astrofísico Fred Hoyle también apoyó la idea de la panspermia por la comprobación de que ciertos organismos terrestres, llamados extremófilos, son tremendamente resistentes a condiciones adversas y que eventualmente pueden viajar por el espacio y colonizar otros planetas. A la teoría de la Panspermia también se la conoce con el nombre de ‘teoría de la Exogénesis’, aunque para la comunidad científica ambas teorías no sean exactamente iguales.
La panspermia puede ser de 2 tipos:
- Panspermia interestelar: Es el intercambio de formas de vida que se produce entre sistemas planetarios.
- Panspermia interplanetaria: Es el intercambio de formas de vida que se produce entre planetas pertenecientes al mismo sistema planetario.
La explicación más aceptada de esta teoría para explicar el origen de la vida es que algún ser vivo primitivo (probablemente alguna bacteria) viniera del planeta Marte (del cual se sospecha que tuvo seres vivos debido a los rastros dejados por masas de agua en su superficie) y que tras impactar algún meteorito en Marte, alguna de estas formas de vida quedó atrapada en algún fragmento, y entonces se dirigió con él a la Tierra, lugar en el que impactó. Tras el impacto dicha bacteria sobrevivió y logró adaptarse a las condiciones ambientales y químicas de la Tierra primitiva, logrando reproducirse para de esta manera perpetuar su especie. Con el paso del tiempo dichas formas de vida fueron evolucionando hasta generar la biodiversidad existente en la actualidad.
- Cuarta teoría: Teoría de la evolución química y celular.
Mantiene que la vida apareció, a partir de materia inerte, en un momento en el que las condiciones de la tierra eran muy distintas a las actuales y se divide en tres.
Evolución química.
Evolución prebiótica.
Evolución biológica.
La primera teoría coherente que explicaba el origen de la vida la propuso en 1924 el bioquímico ruso Alexander Oparin. Se basaba en el conocimiento de las condiciones físico-químicas que reinaban en la Tierra hace 3.000 a 4.000 millones de años. Oparin postuló que, gracias a la energía aportada primordialmente por la radiación ultravioleta procedente del Sol y a las descargas eléctricas de las constantes tormentas, las pequeñas moléculas de los gases atmosféricos (H2O, CH4, NH3) dieron lugar a unas moléculas orgánicas llamadas prebióticas. Estas moléculas, cada vez más complejas, eran aminoácidos (elementos constituyentes de las proteínas) y ácidos nucleicos. Según Oparin, estas primeras moléculas quedarían atrapadas en las charcas de aguas poco profundas formadas en el litoral del océano primitivo. Al concentrarse, continuaron evolucionando y diversificándose.
Esta hipótesis inspiró las experiencias realizadas a principios de la década de 1950 por el estadounidense Stanley Miller, quien recreó en un balón de vidrio la supuesta atmósfera terrestre de hace unos 4.000 millones de años (es decir, una mezcla de CH4, NH3, H, H2S y vapor de agua). Sometió la mezcla a descargas eléctricas de 60.000 V que simulaban tormentas. Después de apenas una semana, Miller identificó en el balón varios compuestos orgánicos, en particular diversos aminoácidos, urea, ácido acético, formol, ácido cianhídrico (véaseCianuro de hidrógeno) y hasta azúcares, lípidos y alcoholes, moléculas complejas similares a aquellas cuya existencia había postulado Oparin.
Estas experiencias fueron retomadas por investigadores franceses que demostraron en 1980 que el medio más favorable para la formación de tales moléculas es una mezcla de metano, nitrógeno y vapor de agua.
Con excepción del agua, este medio se acerca mucho al de Titán, un gran satélite de Saturno en el que los especialistas de la NASA consideran que podría haber (o en el que podrían aparecer) formas rudimentarias de vida.
Fuentes:
(1) Asociación Colombiana de Zoológicos y Acuarios, ACOPAZOA,Biodiversidad Colombia un país de vida.
(2) http://es.wikipedia.org/wiki/Vida
(3) http://www.biocab.org/life_spanish.html
(4) http://creationwiki.org/es/Creacionismo
(5)http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_la_generaci%C3%B3n_espont%C3%A1nea
(6) http://j.orellana.free.fr/textos/generacion.htm
(7) http://www.kalipedia.com/ecologia/tema/origen-cosmico-vida.html?x=20070417klpcnavid_348.Kes&ap=3
(8) http://www.taringa.net/posts/info/2267412/Teoria-de-la-Panspermia_-informate.html
(9) http://html.rincondelvago.com/origen-de-la-vida_principales-teorias.html
LA CÉLULA UNIDAD DE VIDA
Todo organismo por simple que sea está compuesta por células, por eso al estudiar a cualquier organismo tenemos necesidad de adentrarnos un poco en la célula, la forma como funciona, que organelos hacen parte de ella, y como es que se encadena formando tejidos,órganos y sistemas. De igual forma es muy interesante conocer la manera en que las células se reproducen, así que amigos los invito a que hagamos un recorrido por este mundo en pequeño y que sin embargo son ellas los ladrillos que forman a cualquier organismo. así que empecemos por definirla y conocer la manera en que se hizo este descubrimiento.
La célula: definición e historia del descubrimiento
“Célula, unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Una célula (del latín cellula, diminutivo de cellam, celda, cuarto pequeño) es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo.[1] De este modo, puedeclasificarse a los organismos vivos según el número de células que posean: si sólo tienen una, se les denomina unicelulares (como pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos microscópicos); si poseen más, se les llamapluricelulares. 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
Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas, mientras que los animales y plantas están formados por muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos. Aunque los virus y los extractos acelulares realizan muchas de las funciones propias de la célula viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducción propios de las células y, por tanto, no se consideran seres vivos. La biología estudia las células en función de su constitución molecular y la forma en que cooperan entre sí para constituir organismos muy complejos, como el ser humano. Para poder comprender cómo funciona el cuerpo humano sano, cómo se desarrolla y envejece y qué falla en caso de enfermedad, es imprescindible conocer las células que lo constituyen. Características generales de las células Hay células de formas y tamaños muy variados. Algunas de las células bacterianas más pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de una micra o µm (1 µm es igual a una millonésima de metro) de longitud. En el extremo opuesto se encuentran las células nerviosas, corpúsculos de forma compleja con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios metros de longitud (las del cuello de la jirafa constituyen un ejemplo espectacular). Casi todas las células vegetales tienen entre 20 y 30 µm de longitud, forma poligonal y pared celular rígida.”
Cómo se consiguió conocer a la célula: desarrollo histórico del concepto
Las primeras aproximaciones al estudio de la célula surgieron en el siglo XVII;[6] tras el desarrollo a finales del siglo XVI de los primeros microscopios.Éstos permitieron realizar numerosas observaciones, que condujeron en apenas doscientos años a un conocimiento morfológico relativamente aceptable. A continuación se enumera una breve cronología de tales descubrimientos:
1664 Robert Hook (físico, meteorólogo, biólogo, ingeniero, arquitecto) publicó un libro llamadoMicrographia, donde describe la primera evidencia de la existencia de las células. Estudió el corcho y vio una disposición en forma de panal de abeja. A cada camarita la llamó celdilla o célula, pero él no tenía consciencia de que eso era una estructura similar a la que conocemos hoy en día como células. En realidad creía que esos espacios eran lugares por donde se moverían los nutrientes de las plantas. Aunque no intuyó que aquellas celdas eran la unidad funcional de los seres vivos, la denominación de célula ha permanecido para nombrar a lo que había dentro de esas camarillas y luego se aplicó también para descubrimientos en los animales.
Hoy sabemos que lo que Hooke observaba eran las paredes celulares en tejido muerto y que, debido a esta razón, no contenían nada en su interior. Sin embargo, el propio Hooke hizo observaciones de células vivas, identificando un “jugo” en el interior de dichas celdas, que interpretó como parte del sistema de circulación de savia.
El descubrimiento de Hooke, que documentó sus observaciones con dibujos de gran precisión, no obtuvo en su momento mayores comentarios ni interés por parte de los naturalistas, aunque se seguía buscando la mínima estructura dotada de vida. Las observaciones del microscopista holandés Van Leeuwenhoek son todavía anteriores a las de Hooke e incluyen células aisladas vivas: espermatozoides, glóbulos rojos y hasta bacterias. Estas observaciones también fueron recibidas como una “curiosidad” por el resto de los naturalistas, como un objeto de admiración, pero carente de importancia para la reflexión científica.
• 1830: Theodor Schwann estudió la célula animal; junto con Matthias Schleiden postularon que las células son las unidades elementales en la formación de las plantas y animales, y que son la base fundamental del proceso vital.
• 1831: Robert Brown describió el núcleo celular.
• 1839: Purkinje observó el citoplasma celular.
• 1850: Rudolf Virchow postuló que todas las células provienen de otras células.
• 1857: Kölliker identificó las mitocondrias.
• 1860: Pasteur realizó multitud de estudios sobre el metabolismo de levaduras y sobre la asepsia.
• 1880: August Weismann descubrió que las células actuales comparten similitud estructural y molecular con células de tiempos remotos.
• 1931: Ernst Ruska construyó el primer microscopio electrónico de transmisión en la Universidad de Berlín. Cuatro años más tarde, obtuvo un poder de resolución doble a la del microscopio óptico.
• 1981: Lynn Margulis publica su hipótesis sobre la endosimbiosis serial, que explica el origen de la célula eucariota.
Teoría celular
La Teoría Celular, tal como se la considera hoy, puede resumirse en cuatro proposiciones:
1. En principio, todos los organismos están compuestos de células.
2. En las células tienen lugar las reacciones metabólicas de organismo.
3. Las células provienen tan solo de otras células preexistentes.
4. Las células contienen el material hereditario.
Si consideramos lo anterior, podemos decir que la célula es nuestra unidad estructural, ya que todos los seres vivos están formados por células; es launidad de función, porque de ella depende nuestro funcionamiento como organismo y es la unidad de origen porque no se puede concebir a un organismo vivo si no esta presente al menos una célula.
Por sus aportaciones, Theodor Schwann y Mathias Schleiden son considerados los fundadores de la Teoría Celular Moderna.
A pesar de que la teoría celular empezó a funcionar como un concepto unificador para la biología, todavía no dejaba de responder preguntas como: ¿De dónde surgio la primera célula? y, si los primeros sres vivos están compuestos de células. ¿cómo se originaron los primeros seres vivos?
Como respuestas a estas inquietudes se originaron la teoría de la generación espontánea y la de la evolución bioquimica.
La hipótesis de la generación espontánea es una teoría, donde menciona que por la materia inerte, es decir, la materia que no tiene vida alguna(lápiz,ropa sucia,etc…)surgía vida animal y vegetal, como su nombre lo indica surgía vida espontáneamente,en otras palabras, que surgía vida de cualquier lugar que no tuviera vida.
en la teoría de La generación espontánea indicaba que surgían gusanos del fango, moscas de la carne podrida, organismos de los lugares húmedos, etc. Así, la idea de que la vida se estaba originando continuamente en la Tierra a partir de esos restos de materia orgánica.
sin embargo,había médicos-biólogos que estaban en contra y a favor de que existía la generación espontanea.para ello entre los siglos 17 y 18 se llevaron a cabo varios experimentos elaborados por los biólogos para cerciorarse de que hubiera o no hubiera vida espontáneamente, uno de los mas celebres fue el del Científico francés Louis Pasteur (1822-1895) en la cual se demostró la falsedad de esta teoría: Para su experimento Pasteur utilizó dos matraces de cuello de cisne. Estos matraces tienen los cuellos muy alargados que se van haciendo cada vez más finos, terminando en una apertura pequeña, y tienen forma de s. En cada uno de ellos metió cantidades iguales de caldo de carne (o caldo nutritivo) y los hizo hervir para poder eliminar los posibles microorganismos presentes en el caldo. La forma de s era para que el aire pudiera entrar y sin embargo que los microorganismos se quedasen en la parte más baja del tubo.
Pasado un tiempo observó que ninguno de los caldos presentaba seña alguna de la presencia de algún microorganismo y cortó el tubo de uno solo de los matraces. El matraz abierto tardó poco en descomponerse, mientras que el cerrado permaneció en su estado inicial. Pasteur demostró así que los microorganismos tampoco provenían de la generación espontánea.
Gracias a Pasteur, la idea de la generación espontánea fue desterrada del pensamiento científico y a partir de entonces se aceptó de forma general el principio que decía que todo ser vivo procede de otro ser vivo.
En la teoría de la evolución bioquímica se consideraba que que al principio no existían plantas, animales ni otro ser vivo sobre la tierra y que las condiciones reinantes en el planeta eran muy hostiles para la vida, los volcanes y toda la lava que se encontraba en la superficie del planeta se encontraba en proceso de enfriamiento y desprendía enormes cantidades de gases tóxicos a la atmosfera lo que no la hacia apta para la vida. Estos gases al enfriarse caían nuevamente hacia tierra en forma de lluvias torrenciales y con el paso del tiempo empezaron a formar los océanos . Además de los océanos, la atmosfera, las rocas también se encontraban los cuatro elementos esenciales para la vida: el oxigeno (O), el Hidrogeno (H), el Carbono (C), y el Nitrógeno (N), estos elementos empezaron a reaccionar unos con otros, y gracias a la energía aportada por los rayos y tormentas eléctricas y con el paso del tiempo se creo una sopa primordial que contenía las moléculas de la vida: los carbohidratos, las proteínas, los lípidos, y los ácidos nucleicos, a partir de estas moléculas la síntesis de la primera célula fue solo cuestión de tiempo y un poco de azar.
EXPERIMENTO: Miller construyó un aparato de vidrio constituido esencialmente por un matraz de balón al que introdujo los gases que presumiblemente existieron en esa atmósfera primitiva; este matraz estaba conectado a través de dos tubos de vidrio, uno a la parte superior y otro a la inferior de otro, parcialmente lleno de agua, con llaves que permitían tomar muestras de agua. Una vez introducidos el NH3, H2O, CH4 y H2 al primer matraz, produjo descargas eléctricas en esta atmósfera para simular las condiciones iniciales de 60.000 voltios. Al cabo de una semana, examinó el contenido líquido, que inicialmente era incoloro, ahora se mostraba rojizo. Encontró, que éste contenía varios compuestos orgánicos que no estaban presentes al principio. Al examinar estos compuestos orgánicos, determinó que eran similares a los aminoácidos, constituyente fundamental de la proteína, compuestos sin los cuales no es posible la vida. Este experimento dio como resultado la formación de una serie de moléculas orgánicas, entre la que destacan ácido acético, ADP-Glucosa, y los aminoácidos glicina, alanina, ácido glutámico y ácido aspártico, usados por las células como los pilares básicos para sintetizar sus proteínas.
Evaluación
A continuación encontrarás dos ejercicios que van ayudarte a reconocer la asimilación de los anteriores conceptos, te invitamos a que realices los ejercicios_
1. Crucigrama:
2. Completa los espacios:
Fuentes:
(1) http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula
(2) http://biosybios.tripod.com/celula.html
(3) http://webs.uvigo.es/mmegias/5-celulas/1-descubrimiento.php
(4) http://www.alipso.com/monografias/origenes_biologia_celymolec/
(5) http://construyetuconocimientovoca5.blogspot.com/2010/04/descubrimiento-de-la-celula.html
(6) http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/CelularTeoria.htm
(1) http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula
(2) http://biosybios.tripod.com/celula.html
(3) http://webs.uvigo.es/mmegias/5-celulas/1-descubrimiento.php
(4) http://www.alipso.com/monografias/origenes_biologia_celymolec/
(5) http://construyetuconocimientovoca5.blogspot.com/2010/04/descubrimiento-de-la-celula.html
(6) http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/CelularTeoria.htm
ESTRUCTURA CELULAR
Como vimos en la anterior entrada la célula es la mínima unidad que constituye a todo ser vivo,para poder cumplir con todas sus funciones, la célula cuenta con diversas estructuras en su interior que cumplen diversas actividades, entre ellas tenemos: la membrana celular, el citoplasma y el núcleo. Así que veamos cada una de estas estructuras en detalle, además de todos los organelos contenidos en cada de estas partes-
1- La membrana celular o membrana plasmática
La definición más simple de membrana celular es referirse a ella como el medio que separa la parte interna de la célula (citoplasma) de la parte externa (plasma en el caso de las membranas plasmáticas), que son medio muy acuosos y que además es crucial para mantener a la célula. Por otra parte estas propiedades también rigen para las membranas internas de los organelas presentes en el citoplasma, que permiten a la célula desarrollar muchas de sus actividades bioquímicas en forma simultánea, que de otro modo serian incompatibles. Sin embargo las funciones de la membrana son mucho más complejas, ya que además de participar en el transporte activo de moléculas y iones en ambos sentidos mediante canales y bombas, lo que permite que determinadas sustancias entren y salgan de la célula en forma selectiva, envía y recibe mensajes químicos y eléctricos incluyendo señales para sus divisiones y síntesis de proteínas, además contiene otras proteínas como receptores y enzimas que también cumplen funciones vitales para la célula. Da entonces la importancia de la membrana resulta curioso que no se conozca en detalle sus estructuras moleculares.
Composición química
La composición química de la membrana plasmática varía entre células dependiendo de la función o del tejido en la que se encuentren, pero se puede estudiar de forma general. La membrana plasmática está compuesta por una doble capa de fosfolípidos, por proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, y glúcidos unidos covalentemente a los lípidos o a las proteínas. Las moléculas más numerosas son las de lípidos, ya que se calcula que por cada 50 lípidos hay una proteína. Sin embargo, las proteínas, debido a su mayor tamaño, representan aproximadamente el 50% de la masa de la membrana.
Lípidos
El 98% de los lípidos presentes en las membranas celulares son anfipáticos, es decir que presentan un extremo hidrófilo (que tiene afinidad e interacciona con el agua) y un extremo hidrofóbico (que repele el agua). Los más abundantes son losfosfoglicéridos (fosfolípidos) y los esfingolípidos, que se encuentran en todas las células; le siguen los glucolípidos, así como esteroides (sobre todo colesterol). Estos últimos no existen o son escasos en las membranas plasmáticas de las células procariotas. Existen también grasas neutras, que son lípidos no anfipáticos, pero sólo representan un 2% del total de lípidos de membrana.
Fosfoglicéridos. Tienen una molécula de glicerol con la que se esterifica unácido fosfórico y dos ácidos grasos de cadena larga; los principales fosfoglicéridos de membrana son la fosfatidiletanolamina o cefalina, lafosfatidilcolina o lecitina, el fosfatidilinositol y la fosfatidilserina.
Esfingolípidos. Son lípidos de membrana constituidos por ceramida(esfingosina + ácido graso); solo la familia de la esfingomielina posee fósforo; el resto poseen glúcidos y se denominan por ello glucoesfingolípidos o, simplemente glucolípidos. Los cerebrósidos poseen principalmente glucosa,galactosa y sus derivados (como N-acetilglucosamina y N-acetilgalactosamina). Los gangliósidos contienen una o más unidades deácido N-acetilneuramínico (ácido siálico).
Colesterol. El colesterol representa un 23% de los lípidos de membrana. Sus moléculas son pequeñas y más anfipáticas en comparación con otros lípidos. Se dispone con el grupo hidroxilo hacia el exterior de la célula (ya que ese hidroxilo interactúa con el agua). El colesterol es un factor importante en la fluidez y permeabilidad de la membrana ya que ocupa los huecos dejados por otras moléculas. A mayor cantidad de colesterol, menos permeable y fluida es la membrana.
Proteínas
El porcentaje de proteínas oscila entre un 20% en la vaina de mielina de lasneuronas y un 70% en la membrana interna mitocondrial;[1] el 80% sonintrínsecas, mientras que el 20% restantes son extrínsecas. Las proteínas son responsables de las funciones dinámicas de la membrana, por lo que cada membrana tienen una dotación muy específica de proteínas; las membranas intracelulares tienen una elevada proporción de proteínas debido al elevado número de actividades enzimáticas que albergan. En la membrana las proteínas desempeña diversas funciones: transportadoras, conectoras (conectan la membrana con la matriz extracelular o con el interior), receptoras (encargadas delreconocimiento celular y adhesión) y enzimas. Según su grado de asociación a la membrana se clasifican en:
Integrales o Intrínsecas: Presentan regiones hidrófobas, por las que se pueden asociar al interior de la membrana y regiones hidrófilas que se sitúan hacia el exterior, por consiguiente, son anfipáticas. Solo se pueden separar de la bicapa si esta es destruida (por ejemplo con un detergente neutro). Algunas de éstas, presentan carbohidratos unidos a ellas covalentemente (glucoproteínas).
Periféricas o Extrínsecas: No presentan regiones hidrófobas, así pues, no pueden entrar al interior de la membrana. Están en la cara interna de esta (en el interior celular). Se separan y unen a esta con facilidad por enlaces de tipo iónico.
Glúcidos
Están en la membrana unidos covalentemente a las proteínas o a los lípidos. Pueden ser polisacáridos u oligosacáridos. Se encuentran en el exterior de la membrana formando el glicocalix. Representan el 8% del peso seco de la membrana plasmática. Sus funciones principales son dar soporte a la membrana y el reconocimiento celular (colaboran en la identificación de las señales químicas de la célula).
- La pared celular
En algunos organismos como las plantas,los hongos y las bacterias además de membrana celular existe una capa muy fuerte llamada Pared celular, la cual tiene diversas funciones. La pared celular protege los contenidos de la célula, da rigidez a la estructura celular, provee un medio poroso para la circulación y distribución de agua, minerales, y otras pequeñas moléculas nutrientes; además de contener moléculas especializadas que regulan el crecimiento de la planta y la protegen de las enfermedades.
La substancia que constituye la pared celular de las plantas es un carbohidrato: la celulosa, formado por miles de moléculas de glucosa.
2- El núcleo celular
Es fundamental aclarar que existen células que tienen un núcleo bien definido y separado del citoplasma, a través de una membrana llamada membrana doble nuclear o carioteca. A estas células con núcleo verdadero, se les denomina células eucariontes.
Hay otras células -en las bacterias y en ciertas algas unicelulares- que no tienen un núcleo definido ni determinado por una membrana. Esto indica que los componentes nucleares están mezclados con el citoplasma. Este tipo de células se denominanprocariontes.
En la célula eucarionte el núcleo se caracteriza por:
- Ser voluminoso.
- Ocupar una posición central en la célula.
- Estar delimitado por la membrana carioteca. Ésta presenta poros definidos, que permiten el intercambio de moléculas entre el núcleo y el citoplasma.(3)
Es el componente más notorio y evidente cuando se observa la célula almicroscopio es el núcleo.
Es el centro de control celular y encierra la información genética que le otorga a cada célula las características morfológicas, fisiológicas y bioquímicas que le son propias. Es imprescindible para la sobrevida de la célula.
Características del núcleo interfásico
En los períodos no divisionales el núcleo no presenta en general cromosomas visibles y por eso se lo denomina núcleo interfásico.
Ø ESTRUCTURA
En todas las células se encuentra un núcleo con características morfológicas similares y constituido por una membrana nuclear, jugonuclear, cromatina o cromosomas y nucléolo,hablándose en estos casos de núcleos típicos.
(Nucleoide: no existe núcleo como una estructura definida, el material nuclear se halla disperso en gránulos por el citoplasma no existe carioteca que limite y encierre lo componentes nucleares)
Ø FORMA
La forma del núcleo puede ser regular o irregular
Regular: esférica, ovoide, cúbica, etc. Coincidiendo con la forma de la célula. Es decir que la forma del núcleo coincide generalmente con la de la célula.
Irregular: como en los glóbulos blancos polimorfonucleares, su morfología polilobulada y en forma de herradura es la que le da aspecto irregular al núcleo.
Ø TAMAÑO
Su tamaño es variable pero en general guarda relación con la célula. Podemos referirnos a él en términos absolutos en cuyo caso daremos una medida en micrones. O hacerlo en forma relativa y referirlo a la relación núcleo citoplasma.
Ø POSICION
La posición del núcleo varía según el tipo de célula considerada y según la materia acumulada en la célula.
Cada célula tiene el núcleo en una posición característica en casi todas las células animales es céntrico, en algunas como las adiposas y las de las fibras musculares estriadas esqueléticas es excéntrico, en las epiteliales se ubica en la zona basal.
Dentro del núcleo se encuentra una sustancia acuosa llamadacarioplasma, en la que se encuentran suspendidas los cromosomas (cuya forma es la de filamentos). Loscromosomas están compuestos por DNA y proteínas. Mientras la célula no se encuentra en proceso de división las hebras que conforman los cromosomasforman una especie de red irregular de fibras a la que llamamos cromatina.
También es posible localizar dentro del núcleo otro cuerpo conocido comonucleolo. La forma del nucleolo también semeja a la de una esfera, pero su forma puede variar. Además podría desaparecer temporalmente del núcleo, cuando la célula está a punto de dividirse. En otros casos puede observarse la presencia de más de un nucleolo en el mismo núcleo.
Parece que el nucleolo tiene un papel indispensable en la división de la célula, ya que si se destruye el nucleolo no se produce la división de la célula.
Se han realizado importantes experimentos para determinar el comportamiento del núcleo y del nucleolo en la separación celular y los resultados tienden a demostrar lo expresado aquí. Uno de los científicos que han realizado estos trabajos es Hämmerling quien experimentó con varios grupos de amibas. A un grupo las perforo varias veces sin tocar el núcleo. Por otra parte destruyó elnúcleo del otro grupos de amibas. Hecho esto, las amibas que habían sido perforadas sin destruir el núcleo siguieron creciendo y reproduciendo. Por otro lado, aquellas a las que se les destruyó el núcleo, siguieron viviendo por algún tiempo pero no pudieron crecer ni reproducirse. (5)
3- El citoplasma
Es la parte de la célula comprendida entre la membrana celular y el núcleo. Químicamente el citoplasma está formado por agua, y en él se encuentran en suspensión, o disueltas, distintas sustancias como proteínas, enzimas, líquidos, hidratos de carbono, sales minerales, etcétera. y unos pequños organelos llamados asi porque tienen forma propia y cumplen con una funcion determinada.
Funciones del citoplasma
Nutritiva. Al citoplasma se incorporan una serie de sustancias, que van a ser transformadas o desintegradas para liberar energía.
De almacenamiento. En el citoplasma se almacenan ciertas sustancias de reserva.
Estructural. El citoplasma es el soporte que da forma a la célula y es la base de sus movimientos.
Los organelos celulares
Son pequeñas estructuras intracelulares, delimitadas por una o dos membranas. Cada una de ellas realiza una determinada función, permitiendo la vida de la célula. Por la función que cumple cada organelo, la gran mayoría se encuentra en todas las células, a excepción de algunos, que solo están presentes en ciertas células de determinados organismos
- Las mitocondrias
Son organelos citoplasmáticos membranosos característicos de las células eucarióticas. Se habrían originado, al igual que los cloroplastos, en momentos tempranos de la evolución a partir de la endocitosis de bacterias fotosintéticas (teoría endosimbiótica). Las mitocondrias poseen una gran importancia, ya que en ellas se realizan una serie de reacciones de óxido-reducción que permiten el sustento energético de la célula. De esta manera, y de forma general, células que realizan un mayor gasto de energía poseerán una mayor cantidad de mitocondrias. Su dimension varia entre 1 a 10 u.
Se las pueden observar in vivo mediante técnicas de coloracion vital :verde jano(se tiñen de color rojo) ;o con hematoxilina ferrica.-
Pudiendo las mismas adoptar distintas formas :
• Granular
• Bastoniforme
• Filamentosas
En la actualidad algunos investigadores considerando que las mitocondrias :
• Son autorreproducibles y semi autonomas
• Constan de información genética propia y un equipo de síntesis proteicas con ADN propio mitocondrial(circular enrollado y retorcido,mas rico en guanina y timina que el ADN nuclear)
• Que su ADN y sus ribosomas son mas parecidos a los de los organismos procariotes .
- Cloroplastos:
son organelos que se encuentran sólo en células que están formando a las plantas y algas verdes. Son más grandes que las mitocondrias y están rodeados por dos membranas una externa y otra interna.
Poseen su propio material genético llamado DNA plastidial, y en su interior se encuentra la clorofila (pigmento verde) y otros pigmentos. Los cloroplastos son los organelos fundamentales en los organismos autótrofos, es decir, aquellos capaces de fabricar su propio alimento.
En ellos ocurre la fotosíntesis. Para que esta se realice, se requiere de CO2, agua y energía solar, sustancias con las cuales la planta fabrica glucosa. Esta molécula le sirve de alimento al vegetal y a otros seres vivos.
Así se forma, también, el oxígeno que pasa hacia la atmósfera.
- Los Ribosomas.
Los ribosomas son estructuras globulares, carentes de membrana. Están formados químicamente por varias proteínas asociadas a ARN ribosomico procedente del nucléolo. Pueden encontrarse libres en el citoplasma o adheridos a las membranas del retículo endoplasmático. Unas proteínas (riboforinas) sirven de nexo entre ambas estructuras.
Su estructura es sencilla: dos subunidades (una mayor o otra menor) de diferente coeficiente de sedimentación.
Su función consiste únicamente en ser el orgánulo lector del ARN mensajero, con órdenes de ensamblar los aminoácidos que formarán la proteína. Son orgánulos sintetizadores de proteínas.
- Retículo Endoplasmático.
El retículo endoplasmático es un sistema membranoso cuya estructura consiste en una red de sáculos aplanados o cisternas, sáculos globosos o vesículas y túbulos sinuosos que se extienden por todo el citoplasma y comunican con la membrana nuclear externa. Dentro de esos sacos aplanados existe un espacio llamado lúmen que almacena las sustancias. Existen dos clases de retículo endoplasmático: R.E. rugoso (con ribosomas adheridos) y R.E. liso (libres de ribosomas asociados).
Su función primordial es la síntesis de proteínas, la síntesis de lípidos constituyentes de membrana y la participación en procesos de detoxificación de la célula.
- Aparato de Golgi.
El aparato de Golgi forma parte del sistema membranoso celular. Está formado por una estructura de sacos aplanados o cisternas (dictiosoma) acompañados de vesículas de secreción. Se sitúa próximo al núcleo y en células animales rodeando al centríolo. Las cisternas poseen una cara cis y otra trans, con orientaciones diferentes. La cara cis se orienta hacia el RER y la trans hacia la membrana citoplasmática. Las conexiones entre cisternas se realizan por vesículas de transición.
Las funciones del Ap. De Golgi son diversas: desempeña un papel organizador dentro de la célula, participa en el transporte, maduración, clasificación y distribución de proteínas, termina la glucosilación de lípidos y proteínas y sintetiza mucopolisacáridos de la matriz extracelular de células animales y sustancias como pectina, celulosa y hemicelulosa que forman la pared de las vegetales.
Lisosomas.
Los lisosomas son vesículas procedentes del Ap. De Golgi que contienen enzimas digestivas como hidrolasas ácidas, se encargan de la digestión celular. Los lisosomas utilizan sus enzimas para reciclar los diferentes orgánulos de la célula, englobándolos, digiriéndolos y liberando sus componentes en el citosol. De esta forma los orgánulos de la célula se están continuamente reponiendo. El proceso de digestión de los orgánulos se llamaautofagia. Por ejemplo, las células hepáticas se reconstituyen por completo una vez cada dos semanas.
- Vacuolas e inclusiones.
Las vacuolas son vesículas constituidas por una membrana plasmática en cuyo interior existe fundamentalmente agua. Cuando además de agua existen otras sustancias de forma predominante se llaman inclusiones.
Se forman a partir del retículo endoplasmático, del aparato de Golgi o de invaginaciones de la membrana plasmática. En animales suelen ser pequeñas y se llaman vesículas. En vegetales son muy grandes y se llaman tonoplastos que pueden llegar a formar hasta un 50-90% del volumen celular.
Sus funciones son: acumular agua aumentando el volumen de la célula sin aumentar el tamaño del citoplasma ni su salinidad; almacenar sustancias energéticas, tóxicas, venenos, sustancias de desecho, etc. Constituyen el medio de transporte de sustancias entre orgánulos del sistema endomembranoso. En células animales existen además vacuolas fagocíticas, pinnocíticas y pulsátiles.
Entre las inclusiones, las funciones más importantes son almacenar resinas o látex.
- Peroxisomas y glioxisomas.
Los glioxisomas son una clase de peroxisomas que sólo existen en células vegetales. Poseen enzimas del ciclo del ácido glioxílico que es una variante del ciclo de Krebs de las mitocondrias que permite sintetizar azúcares a partir de grasas. Es indispensable en semillas en germinación.
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Fuentes:
(1) http://www.ciencia-ahora.cl/Revista13/EstructuraMolecularMembranasCelulares.pdf
(2) http://es.wikipedia.org/wiki/Membrana_plasm%C3%A1tica
(3) http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/Celula.htm
(4) http://www.alipso.com/monografias/nucleo_celular/
(5) http://apuntes.infonotas.com/pages/biologia/la-celula/el-nucleo.php
(6)http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/2bachillerato/La_celula/
(7) http://es.wikipedia.org/wiki/Lisosoma
(8)http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/2bachillerato/La_celula/contenidos11.htm#vacuolas
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