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Tema 2. La vida y su organización
La celula es la unidad basica de funcionamiento de la vida, ¿pero como logran los organulos
coordinarse y constituir una estructura capaz de realizarlas funciones de un ser vivo?
Las interacciones entre estructuras añaden nuevas propiedades que por separado no se dan.
1. La celula
La celula es la unidad más elemental de un ser vivo que realiza las funciones vitales, es la
unidad basica de la vida.
1.1. La estructura basica de las celulas:
Todas cuentan con: Membrana plasmatica, citoplasma y ADN
–
–
–
Membrana plasmatica: que es una envoltura de fosfolipidos (bicapa) con proteinas
asociadas. Permite el intercambio de sustancias con el exterior, detecta los estimulos
y sirve para comunicarse entre las celulas
Citoplasma: rellena la celula y esta formada por agua, sustancias diversas y los
organulos con distintas actividades entre ellas la metabolica.
ADN: contiene la información genetica para el funcionamiento celular y transmitir las
caracteristcas a la descendencia
Si el ADN esta libre en el citoplasma , la celula es procariota pero si está rodeada de una
membrana formaría el nucleo y es una celula eucariota.
1.2. La celula procariota
Apenas tienen estructuras en su interior. Se caracterizan por no tener un núcleo propiamente
dicho; esto es, no tienen el material genético envuelto en una membrana y separado del resto
del citoplasma.
Además, su ADN no está asociado ciertas proteínas como las histonas y está formando un
único cromosoma. Son procariotas, entre otras: las bacterias y las cianofíceas.
Las caracteristicas son:
–
En el exterior presentan apendices proteicos como los flagelos (moverse), fimbrias
(fijación) o los pilis (intercambio de material con otra celula)
–
Pared celular rigida y porosa
–
Membrana plasmatica que rodea al citoplasma y con ribosomas
–
La actividad metabolica asociada a la membrana que presenta repliegues hacia el
interior llamados mesosomas
–
Un ADN circular, la región donde se ubica se llama nucleoide
1.3. La celula eucariota:
Células características del resto de los organismos unicelulares y pluricelulares, animales y
vegetales. Su estructura es más evolucionada y compleja que la de los procariotas.
Tienen orgánulos celulares y un núcleo verdadero separado del citoplasma por una envoltura
nuclear.
Su ADN está asociado a proteínas (histonas y otras) y estructurado en numerosos
cromosomas. Ademas de membrana plasmatica pueden presentar pared celular.
Membrana plasmática: Delgada lámina que recubre la célula. Está formada por lípidos,
proteínas y oligosacáridos. Regula los intercambios entre la célula y el exterior.
Pared celular: Gruesa capa que recubre las células vegetales. Está formada por celulosa y
otras sustancias. Su función es la de proteger la célula vegetal de las alteraciones de la
presión osmótica.
Hialoplasma: Es el citoplasma desprovisto de los orgánulos. Se trata de un medio de reacción
en el que se realizan importantes reacciones celulares, por ejemplo: la síntesis de proteínas y
la glicolisis. Contiene los microtúbulos y microfilamentos que forman el esqueleto celular.
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LOS ORGÁNULOS CELULARES
a.- organulos con doble membrana:
Nucleo: Aqui se encuentra el ADN y se produce la replicacion y la sintesis de ARN
Nucleoplasma: En él se realizan las funciones de replicación y transcripción de la información
celular. Esto es, la síntesis de ADN y ARN.
Nucleolo: Síntesis del ARN de los ribosomas.
Envoltura nuclear: Por sus poros se realizan los intercambios de sustancias entre el núcleo y el
hialoplasma
Mitocondrias: En ellas se extrae la energía química contenida en las sustancias orgánicas (ciclo
de Krebs y cadena respiratoria).
Plastos: Orgánulos característicos de las células vegetales. En los cloroplastos se realiza la
fotosíntesis
b.- organulos con una sola membrana:
Aparato de Golgi: Sistema de membranas similar, en cierto modo, al retículo pero sin
ribosomas. Sirve para sintetizar, transportar y empaquetar determinadas sustancias
elaboradas por la célula y destinadas a ser almacenadas o a la exportación.
Lisosomas y peroxisomas: Vesículas que contienen enzimas digestivas que intervienen en los
procesos de degradación de sustancias y oxidación de moleculas
Vacuolas: Estructuras en forma de grandes vesículas. Almacenamiento de sustancias.
Retículo endoplasmático: Red de membranas intracitoplasmática que separan compartimentos
en el citoplasma. Hay dos clases: granular y liso. Sus funciones son: síntesis de oligosacáridos
y maduración y transporte de glicoproteínas y proteínas de membrana.
c.- organulos sin membrana:
Ribosomas: Pequeños gránulos presentes en el citoplasma, también adheridos al retículo
endoplasmático granular. Intervienen en los procesos de síntesis de proteínas en el
hialoplasma.
Centriolos: Interviene en la formación del huso acromatico en el proceso de división celular
Microtubulos y Filamentos: Forman el citoesqueleto
DIFERENCIAS ENTRE LAS CÉLULAS VEGETALES Y ANIMALES
Por lo general las células vegetales son de mayor tamaño que las animales, tienen plastos y
están envueltas en una gruesa pared celular, también llamada pared celulósica o membrana
de secreción. Sus vacuolas son de gran tamaño y no tienen centriolos
2. La celula como unidad funcional: el metabolismo
2.1. El Metabolismo
Todas las células necesitan para su supervivencia materia y energía. La materia que toman
procede del medio que las rodea y debe atravesar la membrana plasmática. Ya en su interior,
la utilizan para construir sus estructuras y obtener la energía necesaria para sus actividades
El conjunto de las reacciones químicas que suceden en el interior de las células constituyen el
metabolismo
El metabolismo es el conjunto de reacciones quimicas que se producen en el interior de la
celula y que tiene como objetivos: sintetizar sustancias que la celula necesita para crecer,
renovar las estructuras y obtener energía para realizar sus procesos vitales.
Caracteristicas de las reacciones metabolicas
Las celulas presentan caracteristicas comunes:
– Estan catalizadas por enzimas especificos (los enzimas son proteínas
que catalizan reacciones químicas en los seres vivos.
Los enzimas son catalizadores, es decir, sustancias que, sin consumirse en
una reacción, aumentan notablemente su velocidad )
– Estan encadenadas en rutas metabolicas, de manera que el producto de una reacción es el
sustrato de la siguiente
Enz 1
A
Enz 2
B
Enz 3
C
D
– Son procesos de Oxidación-Reducción o Redox reacciones que implican la
perdida(oxidación) o la ganancia (reducción) de electrones (e-), estos electrones van
acompañados por protones (H+) el conjunto de electrones y protones es un Hidrogeno(H)
Tipos de celulas y metabolismo
según el tipo de materia que emplean las celulas estas pueden ser autotrofas y toman del
medio nutrientes inorganicos y celulas heterotrofas que toman del medio compuestos
organicos procedentes de otros seres vivos. Según la fuente de enrgía que necesitan las
autotrofas si es procedente del sol se llaman fototrofas y si si es procedente de reacciones
quimicas se llaman quimiotrofas.
2.2. Tipos de metabolismo
Se distinguen dos tipos de reacciones metabólicas:
•CATABOLISMO o fase destructiva. Conjunto de reacciones químicas cuyo objetivo es
degradar las moléculas complejas y transformarlas en moléculas más simples para liberar la
energía que contienen (exergonica).
Un proceso catabólico común a todas las células eucarióticas es la respiración celular que
sucede en las mitocondrias. Este proceso utiliza el oxígeno para lograr que las moléculas
orgánicas, ricas en energía, se rompan y se conviertan en moléculas inorgánicas, pobres
en energía, como el dióxido de carbono y el agua.
Así se extrae la energía almacenada en las moléculas orgánicas y puede ser utilizad por la
célula. Las transformaciones que tienen lugar liberan Energia (E), electrones (e− ) y protones
(H+ )
•ANABOLISMO o fase constructiva: Conjunto de reacciones cuyo objetivo es construir
moléculas complejas a partir de otras moléculas más sencillas.
Requiere Energia (E), electrones (e− ) y protones(H+ ). Ejemplos sería la fotosintesis,
quimiosintesis.
2.3. Los intermediarios metabolicos
los procesos metabolicos estan acoplados, de manera que el poder energetico y el poder
reductor que se genera en el catabolismo son consumidos por los del anabolismo. Pero como
esto no ocurre de manera simultanea ni en el mismo lugar se necesita los intermediarios
metabolicos
Así, en el catabolismo se genera Energía y poder reductor(e− y H+), que van a ser consumidos
en el anabolismo. Estos intermediarios son el ATP y los NADP y NAD
El ATP:
El NADH
2.4. Procesos catabolicos. La respiración celular y las fermentaciones
La respiración celular
Es la oxidación completa de la molecula de glucosa que se transforma en O2, CO2 y H2O, se
obtienen 38 ATP
la reacción global es.
La glucosa es la molecula universal de la que parte el proceso tiene 2 etapas:
1-La glucolisis
2-La oxidación del acido piruvico
La glucolisis:
En todas las celulas, en el citoplasma, la glucosa (6C) se transforma en 2 ac. Piruvicos (3C),
aqui se libera E en forma de ATP y tambien poder reductor como NADH
-Oxidación del acido piruvico
Hay 2 vias para esta oxidación, una en ausencia de oxigeno (anaerobia) es la llamada
Fermentación y la otra, en presencia de oxigeno (aerobia) es la Respiración celular aqui el
aceptor final de electrones es el oxigeno formandose agua.
Las fermentaciones:
Son anaerobias, aqui se obtiene E oxidando parcialmente la glucosa, dando moleculas como el
etanol o el acido lactico, asi el aceptor de electrones son estas moleculas y su rendimiento es
solo de 2 ATP por molecula de glucosa.
Hay 2 tipos: la fermentación alcoholica y la fermentación lactica
La Respiración celular
Aqui la oxidación de la molecula de glucosa es total dando dioxido de carbono y agua , su
rendimiento energetico es 38 ATP.
Es un proceso redox, el oxigeno es el aceptor final de electrones originando agua, la
transferencia de electrones hasta el oxigeno origina ese ATP
2.5. Un proceso anabolico: la fotosintesis
La fotosintesis es el proceso anabolico en el que las celulas autotrofas sintetizan materia
organica como la glucosa, a partir de materia inorganica , utilizando la luz del sol
gracias a la clorofila y otros pigmentos se lleva a cabo esta reacción, la clorofila se excita con
la luz y esa energia luminosa se transforma en energia quimica (ATP y NADH)
Es un proceso redox, donde el agua se oxida, cede los hidrogenos al dioxido de carbono
formando la glucosa, el agua al oxidarse da oxigeno que va al aire
Hay 2 etapas:
La fase luminosa y la fase oscura
Fase luminosa
Fase oscura
Importancia de la FS
El mantenimiento de los ecosistemas y de la vida en nuestro planeta, debido a que.
a.- se sintetiza materia organica que emplean el resto de seres vivos a traves de los
diferentes niveles troficos.
b.- la energía luminosa se transforma en quimica necesaria para el resto de seres vivos
c.- se libera oxigeno que se emplea en la respiración celular aerobia y que al inicio de la vida
cambio la composición de la atmosfera
d.- los organismos fotosinteticos son los productores de la materia organica por lo que la
diversidad de seres vivos depende de ellos
3. Hacia la pluricelularidad
3.1. Los seres unicelulares
Estan constituidos por una sola celula que realiza todas la funciones vitales
Las limitaciones de los unicelulares.
a.- solo pueden vivir en medios acuosos, unico medio que les permite el intercambios
b.- No pueden alcanzar gran tamaño , las dimensiones tienen un limite fisico pues a mayor
volumen, la superficie de intercambio es menor proporcionalmente, de ahí que haya un tamaño
maximo que optimice ese intercambios
3.2. Los primeros seres pluricelulares
Estos limites los han salvado evolucionando a seres vivos pluricelulares, este proceso ha sido
lento pero continuo en el tiempo.
El primer paso de estos unicelulares,fue seguir agrupadose entre ellos despues de dividirse,
no pierden la individualidad si se separan y el fin de estar reunidos puede ser un fin especifico
como facilitar el alimento al grupo, o la defensa o la reproducción, a este agrupamiento se les
denomina Colonias.
Estas colonias evolucionaronse hacen mas complejas especializandose en ciertas funciones y
serian la transicion hacia los seres pluricelulares.
Caracteristicas de los seres pluricelulares.
La evolución les lleva a desarrollar 3 caracteristicas:
a- Especializacion y diferenciación de las celulas
Las celulas estan especializadas y eso les lleva a la diferenciación celular.
Lleva esta caracteristica a desarrolar los Tejidos y los Organos haciendo asi que aumente la
supervivencia.
b- Funcionamiento coordinado
las celulas en pluricelulares no funcionan aisladas, desarrollan mecanismos que hacen que se
intercomuniquen y coordinen todas las actividades de sus celulas, actuando como un todo
c- Medio interno
La mayoria de celulas no estan en contanto con el medio externo sino con liquidos internos
donde llevan a cabo el intercambio de materia y energia
El conjunto de procesos que contribuyen a mantener cte ese medio interno se denomina
Homeostasis
Los organismos pluricelulares estan formados por un conjunto de celulas especializadas que
actuan coordinadamente y que necesitan un medio interno para comunicarse.
3.3. La organización de los organismos pluricelulares
-Organización de las algas y los hongos.
Talo : Son celulas identicas sin formar verdaderos tejidos. Tipicas de algas y hongos a los que
se les llama Talofitos
La organización de las plantas.
-organización tipo talo briofito.
Los briofitos (musgos y hepaticas tienen una estructura intermedia entre las algas y el cormo,
pero cuenta con tejidos diferenciados si bien no forma organos, no tienen raiz, tallo y hojas
verdaderos aunque son analogos, rizoides, caulidio y filoides.
-organización tipo cormo
Si tienen tejidos y organos son las plantas vasculares, tienen gran adaptación al medio aereo,
terrestre.
Destaca:
• sistemas de aislamiento para evitar la perdida de agua (estomas y
tej.impermeabilizantes)
• vasos conductores para distribuir el agua y nutrientes
• estructuras especializadas como son la raiz, tallo y hoja
Las formas de organización de los animales
Se pueden organizar en 3 niveles
a- Nivel celular
Son agregados celulares que tienen cierto grado de especialización per que no tienen
verdaderos tejidos como los Poriferos.
b- Nivel tejido-organos
Los Cnidarios aqui disponen de tejidos ya especializados y algunos presentan organos
c- Nivel organos-sistemas
ya tienen organos que forman parte de los aparatos o sistemas.
La simetría
Pueden ser asimetricos o simetricos
la simetria bilateral:
El cuerpo tiene dos partes iguales dispuestas a ambos lados de un plano longitudinal. Se
diferencia en la parte anterior la cabeza (boca, org sentidos) y la parte posterior (ano, salida
del reproductor y excretor)
la simetria radial:
El cuerpo se organiza en partes iguales delimitados por varios planos de simetria que pasan
por un eje central que atraviesa la boca
4. Las formas no celulares: Virus, plasmidos, Viroides y Priones
4.1. LOS VIRUS
Un virus, fuera de una célula, presenta las siguientes partes:
a- Ácido nucleico enrollado: puede ser ADN o ARN. Cualquiera de estos ácidos puede
presentarse en forma monocatenaria o bicatenaria.
Cápsida: cubierta proteica que protege y aísla el ácido nucleico. Recibe también el nombre de
cápsula vírica y presenta distintas formas.
Esta estructura está formada por una única proteína que se repite. Cada una de estas
unidades proteicas se denomina capsómero.
b. No tienen metabolismo propio, para su replicación necesitan usar los ribosomas y
mitocondrias de la celula que parasita
c.- Son parasitos intracelularesobligados , la celula a la que parasita se llama hospedador
De una forma muy general se puede hablar de:
•
•
•
Virus desnudos. Tienen una estructura basica formada por su material genetico y la
capsida (virus del mosaico del tabaco)
virus con envoltura. Ademas presentan una membrana externa (virus de la gripe)
Virus complejos. Como algunos bacteriofagos que ademas presentan cola helicoidal,
placa basal etc
Los plasmidos
Plasmido: Moleculas pequeñas de ADN lineal o circular, que no pertenecen al cromosoma
bacteriano (tb en levaduras) y que se trasmite a las sucesivas generaciones.
Puede integrarse en el ADN bacteriano (episomas)
Son beneficiosos para quien los porta dandole caracteristicas para beneficiarse del medio,
resistencia a los antibióticos, este también puede ser usado para producir proteínas en
grandes cantidades desde el gen insertado
Los viroides
Viroides: pequeñas moleculas de ARN circular que producen enfermedades(el manchado solar)
Los priones
Priones: Son proteinas que causan enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de
las vacas locas (encefalopatia espongiforme bovina), se trasmite a humanos , trasforma a las
proteinas normales en infecciosas