T-1 La organización celular de los seres vivos (apuntes)

Comenzamos el curso estudiando cómo son las células y cómo se reproducen.

TEMA 1   LA ORGANIZACIÓN CELULAR DE LOS SERES VIVOS

1. LA TEORÍA CELULAR
1. Postulados de la teoría celular

·         La célula es la unidad estructural de los seres vivos. Todos los seres vivos están constituidos por una o más células (Schleiden y Schwann)

·         La célula es la unidad fisiológica de los seres vivos. Realiza las funciones vitales; nutrición, relación y reproducción (Schleiden y Schwann)

·         Todas las células provienen por división de otras preexistentes (Virchow)

2. Partes de una célula

·         Membrana plasmática. Delimita a la célula y la aísla del medio externo. Regula el paso de sustancias y permite la comunicación entre células.

·         Citoplasma. Espacio interno donde ocurren los procesos metabólicos de la célula. Contiene el citosol (parte líquida) y orgánulos.

·         Material genético. Es el ADN que se hereda de la célula madre a la hija.

2. TIPOS CELULARES Y SU RELACIÓN EVOLUTIVA
1. Tipos celulares según su complejidad

·         Procariotas

o   Material genético disperso por el citoplasma (no hay núcleo)

o   Tamaño de 1 a 10 µm

o   No tienen orgánulos citoplasmáticos excepto ribosomas

o   Las bacterias son procariotas

·         Eucariotas

o   Material genético en el interior del núcleo

o   Tamaño entre 10 y 100 µm

o   Poseen numerosos orgánulos citoplasmáticos

o   Animales, vegetales, hongos y protoctistas son eucariotas

2. Evolución de la célula procariota a la eucariota

Teoría endosimbiótica de Lynn Margulis

·         Una gran célula procariota pierde su pared celular y fagocita a otras células procariotas.

·         Se inicia un proceso de endosimbiosis en el cual:

o   Una de las células fagocitadas es muy eficaz en la respiración celular y se transformará en una mitocondria.

o   Otra de estas células realiza la fotosíntesis y se transformó en un cloroplasto.

·         Así aparecieron la célula eucariota animal, en el primer caso y la vegetal en el segundo.

3. Estructura de la célula procariota

·         Cápsula, capa rígida y gruesa con función protectora

·         Pared celular, da forma a la célula

·         Membrana plasmática, regula la entrada y salida de sustancias

·         Citoplasma

·         Nucleoide, contiene al cromosoma bacteriano

·         Ribosomas, intervienen en la síntesis de proteínas

·         Flagelo, interviene en el movimiento de la bacteria

·         Pili, filamentos cortos con los que se fija la bacteria al sustrato o intercambia información genética con otras bacterias

3. LA CÉLULA EUCARIOTA
1. Características generales

·         Citoplasma con citoesqueleto y orgánulos que realizan funciones específicas

·         La animal contiene centrosoma con centriolos y vacuolas pequeñas

·         La vegetal presenta pared celular, cloroplastos y grandes vacuolas

2. Orgánulos citoplasmáticos

·         Citoesqueleto, filamentos proteicos que dan forma y movilidad a la célula

·         Mitocondrias, producen energía mediante la respiración celular

·         Retículo endoplasmático rugoso (RER), síntesis de proteínas

·         Retículo endoplasmático liso (REL), síntesis de lípidos

·         Aparato de Golgi, almacena los productos del retículo, donde maduran y son distribuidos a su lugar de actuación

·         Lisosomas, vacuolas con enzimas digestivas en su interior.

·         Centrosoma, próximo al núcleo fabrica los filamentos del citoesqueleto

·         Cloroplastos, realizan la fotosíntesis.

·         Pared celular, cubierta rígida de celulosa que protege a la célula

·         Vacuolas, almacenan sustancias (agua, nutrientes, desechos)

4. EL NÚCLEO CELULAR
1. Función: contiene en su interior la información genética en forma de ADN y controla y regula las funciones de la célula.
2. Estructura. El núcleo de una célula que no está en división consta de:

·         Envoltura nuclear, doble membrana que se continúa con la del retículo y con poros nucleares para intercambiar sustancias con el citoplasma

·         Nucleoplasma, medio interno y acuoso del núcleo

·         Nucleolo, corpúsculo esférico y no membranoso donde se forman los ribosomas

·         Cromatina, filamentos enmarañados de ADN asociados a proteínas llamadas histonas. Cuando los filamentos de cromatina se condensan, se hacen más gruesos y cortos y forman los cromosomas.

5. EL CICLO CELULAR
1. Definición: conjunto de procesos que tienen lugar en una célula desde que nace por división de otra, hasta que vuelve a dividirse.
2. Función

·         En unicelulares es su ciclo vital ya que al dividirse se genera un nuevo organismo

·         En pluricelulares, permite el crecimiento del individuo y la reparación de tejidos

3. Etapas

·         Interfase. Periodo desde que la célula nace por división hasta que inicia su propia división. Consta de tres fases:

o   G1: La célula crece, se diferencia y realiza su función

o   S: Replicación del ADN. Se hace una copia del ADN celular

o   G2: La célula sintetiza las proteínas necesarias para la división.

·         Fase M o de división celular. La célula madre da lugar a dos células hijas, con el mismo contenido en ADN que la célula progenitora.

o   Mitosis o división del núcleo

o   Citocinesis o división del citoplasma

6. LOS CROMOSOMAS

Moléculas de ADN que contienen la información genética de un individuo y loa transfieren de la célula madre a las células hijas.

1. Estructura. En un cromosoma replicado se distingue:

·         Cromátidas hermanas, son las dos moléculas de ADN idénticas formadas tras la duplicación del cromosoma.

·         Centrómero, lugar por donde se unen las cromátidas

·         Brazos, parte de la cromátida que va desde el centrómero hasta el extremo

2. Número de cromosomas

·         Organismos diploides (2n), son aquellos cuyas células poseen dos juegos de cromosomas, llamados cromosomas homólogos y que proceden uno del padre y otro de la madre.

·         Organismos haploides (n), sus células no tienen cromosomas homólogos, por ejemplo, los gametos humanos que tienen la mitad de cromosomas 23, respecto al número normal que es 46.

3. Tipos de cromosomas

Según la posición del centrómero:

·         Metacéntricos, centrómero en el centro del cromosoma

·         Submetacéntricos, centrómero desplazado hacia uno de los lados

·         Acrocéntricos, centrómero muy desplazado hacia uno de los lados

·         Telocéntrico, centrómero en uno de los extremos del cromosoma

4. El cariotipo

Es el conjunto de cromosomas de una célula de un organismo. Se distinguen dos tipos de cromosomas

·         Cromosomas somáticos o autosomas. Son los que no determinan el sexo del individuo

·         Cromosomas sexuales o heterocromosomas. Son los que determinan el sexo y hay dos tipos X e Y (machos XY y hembras XX)

Los seres humanos tenemos 46 cromosomas (2n=46) de los cuales 44 son autosomas y 2 son cromosomas sexuales.

7. LA DIVISIÓN CELULAR

Consta de dos etapas; la mitosis o división del núcleo y la citocinesis o división del citoplasma.

1. Mitosis

·         Definición: proceso por el que se reparte de forma equitativa el material genético, que previamente se ha duplicado, entre las dos células hijas.

·         Importancia biológica: el proceso asegura el paso de la información genética de la célula madre a la célula hija.

o   En organismos unicelulares es su mecanismo de reproducción

o   En organismos pluricelulares permite el crecimiento del organismo y la reposición de células que mueren

·         Etapas: durante la interfase se duplican los cromosomas y los centriolos.

o   Profase

§  Los cromosomas se van condensando

§  Desaparece la membrana nuclear y el nucleolo

§  Los centriolos se desplazan a polos opuestos y se empieza a formar el huso acromático

o   Metafase

§  Los cromosomas condensados se colocan en el centro de la célula formando la placa ecuatorial

§  Los filamentos del huso se unen al cinetocoro de cada cromosoma

o   Anafase

§  Los filamentos del huso se acortan y separan a las cromátidas hermanas de cada cromosoma a polos opuestos de la célula

o   Telofase

§  Los cromosomas se descondensan y forman cromatina

§  Desaparece el huso acromático

§  Reaparecen la membrana nuclear y el nucleolo

2. Citocinesis. Es la división del citoplasma formando las dos células hijas

·         En células animales unas proteínas contráctiles estrangulan la célula por el centro y la separan en dos.

·         En células vegetales se forma un tabique de separación llamado fragmoplasto.

8. LA MEIOSIS

·         Definición: mecanismo de división celular, por el que mediante dos divisiones sucesivas (1ª y 2ª división meióticas), se obtienen cuatro células hijas con la mitad de cromosomas de la célula madre. Estas células son los gametos.

·         Etapas.

Primera división meiótica: Durante la interfase los cromosomas se duplican y aparecen formados por dos cromátidas

o   Profase I

§  Los cromosomas se condensan y cada uno se aparea con su homólogo.

§  Se produce el entrecruzamiento en el que las cromátidas apareadas intercambian segmentos de ADN.

§  Desaparece el nucleolo y la membrana nuclear y se forma el huso

o   Metafase I

§  Cada cromosoma unido a su homólogo (tétrada) se coloca en el centro y forma la placa metafásica doble.

o   Anafase I

§  Se acortan los filamentos del huso y se separan cromosomas completos y recombinados.

o   Telofase I

§  Reaparece la membrana nuclear que forma los dos nuevos núcleos.

o   Citocinesis I

§  Se originan dos células hijas con la mitad de cromosomas que la célula madre

Segunda división meiótica. Se produce una breve interfase en la que no hay duplicación de los cromosomas

o   Profase II

§  Se condensan los cromosomas, cada uno con dos cromátidas

§  Se forma el huso acromático

§  Desaparece la membrana nuclear

o   Metafase II

§  Se forma la placa metafásica sencilla y con los cromosomas recombinados

o   Anafase II

§  Se acortan los filamentos del huso y separan cromátidas a los polos opuestos de las células

o   Telofase II

§  Los cromosomas se descondensan

§  Reaparece la membrana nuclear y el nucleolo

§  Desaparece el huso

o   Citocinesis II

§  Se forman cuatro células haploides distintas

·         Importancia biológica de la meiosis

o   Imprescindible para la reproducción sexual ya que es el mecanismo por el que se producen células haploides (con la mitad de cromosomas) que son los gametos

o   Aumenta la variabilidad genética del individuo ya que:

§  El entrecruzamiento genera cromosomas con información distinta a la que tenían originalmente

§  Al formarse los gametos los cromosomas se reparten aleatoriamente en cada uno de ellos

·         Formación de los gametos

Se forman en las gónadas (ovarios y testículos) a partir de células madre diploides (2n) que, tras sufrir meiosis originan gametos haploides (n), con la mitad de cromosomas. El proceso se denomina gametogénesis y se llama espermatogénesis a la formación de espermatozoides y ovogénesis a la formación de óvulos.