UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI CAPITULO III: NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS CITOLOGÍA Objetivos: 1. Reconocer los diferentes niveles de organización de los seres vivos. 2. Identificar y describir la forma y estructura de los organoides celulares. 3. Diferenciar células animales y vegetales. 1. NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS Para un mejor estudio de los seres vivos, los biólogos han establecido niveles en base al orden natural de evolución y desarrollo de dichos seres. Por consiguiente, el mundo viviente está constituido por varios niveles de organización, que representan distintos grados de complejidad estructural. Estos son: nivel químico, nivel celular, nivel tisular, nivel orgánico, nivel sistemático y nivel individuo. i. Nivel Químico. En este nivel no hay manifestaciones de vida. Está dado por los bioelementos: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N), los que al combinarse entre sí originan las sustancias de entorno, como: el gas carbónico (CO2), agua (H2O) y el amoniaco (NH3). Luego se forman las biomoléculas (monosacáridos, ácidos grasos, glicerina, aminoácidos y nucleótidos) que originan los glúcidos, grasas o lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, que conforman las macromoléculas (moléculas grandes) que por sí solas no se comportan como seres vivos. Sólo cuando las macromoléculas se organizan y presentan una estructura precisa y determinada, se manifiestan los fenómenos propios de la vida. ii. Nivel Celular. La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos. En este nivel, los organismos presentan una estructura más compleja; tienen membrana celular, citoplasma con organelas y núcleo. Ejemplo: las amebas, los paramecios, las algas, los organismos unicelulares, las neuronas, etc. iii. Nivel Tisular. En este nivel, las células que poseen la misma estructura y se especializan en la misma función, se agrupan para formar tejidos. Ejemplo: las esponjas, los celentéreos, el tejido nervioso, etc. iv. Nivel orgánico. Los diferentes tipos de tejidos se unen y forman un orden superior de organización: los órganos. Éstos, son estructuras de forma y funciones definidas, compuestos por dos o más tipos diferentes de tejidos. Ejemplo: el cerebro. v. Nivel Sistemático. Constituido por un conjunto de órganos que desempeñan una función común, al que se denomina sistema. Ejemplo: el sistema nervioso. vi. Nivel Individuo. Las acciones e interacciones coordinadas de células, tejidos, EDUCA INTERACTIVA Pág. 23 UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI órganos y sistemas, integran un individuo, como una unidad viviente, permitiendo el funcionamiento de su organismo. En consecuencia, la organización funcional de los seres vivos multicelulares se da en el siguiente orden: células tejido órganos sistema INDIVIDUO 2. CITOLOGÍA 2.1 DEFINICIÓN. La Citología es la ciencia, parte de la Biología, que se ocupa del estudio de la organización, estructura y funciones de la célula, a la fecha gracias a los grandes avances de la ciencia se han adherido otras ciencias como la bioquímica y la biofísica para dar paso a la naciente Biología Celular y Molecular. 2.2 HISTORIA. En el proceso histórico de la ciencia, los tiempos no eran muy distintos a los actuales, fueron épocas de intensos conflictos y rápidos progresos técnicos que revolucionaban las ideas que el hombre tenía sobre su ambiente. En 1665 Roberto Hooke, descubrió la célula al observar láminas de corcho, en las que encontró pequeñas celdillas a las que posteriormente llamó células. En 1809 Juan Bautista de Lamarck, establece que cada cuerpo viviente está formado esencialmente por una masa de tejido celular, en el cual se mueven con mayor o menor velocidad fluidos más o menos complejos. Las afirmaciones de Lamarck, sólo recibieron apoyo cuando Henri Dutrochet (1776-1847), escribió el siguiente concepto "La célula es realmente la parte fundamental de los organismos vivos", esta idea fue aceptada por los botánicos, mas no así por los zoólogos que tuvieron limitaciones para observar las células en los animales. Los alemanes Matías Schieiden (botánico) y Teodoro Schwann (zoólogo) derribaron la barrera que separaban los reinos animal y vegetal, quedando unificada estas ciencias en una sola, la Biología, término utilizado por primera vez por Lamarck en 1802. En 1831, Roberto Brown, botánico inglés, señaló que las células contenían corpúsculos diminutos a los que denominó núcleos. 3. TEORÍA CELULAR. La palabra célula que una vez significó espacio vacío, posteriormente se consideró como "unidad de materia viva". Así, los animáculos de Leeuwenhoek, se interpretaron como la mínima expresión de la organización celular. Los estudios de carácter químico, la evolución de la microscopía y el uso de los colorantes permitieron hacer más visibles los corpúsculos celulares, relacionando los procesos vitales en uno y otro tipo de células, Pág. 24 EDUCA INTERACTIVA UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI 3.1 DEFINICIÓN. La célula es la unidad: o Anatómica: Porque constituye la base para la edificación estructural de todo ser vivo. o Fisiológica: Porqué todas las células realizan una determinada función, pudiendo ser digestiva, conductora, excretora, de relación, etc. o Genética: Porque es capaz de reproducirse y transmitir sus características hereditarias a su descendencia. Es decir, toda célula proviene de otra preexistente. TAMAÑO CELULAR.- Las células por su tamaño pueden ser: 1. Macroscópicas.- Si son células grandes, que se pueden ver a simple vista. 2. Microscópicas.- Si se trata de células que sólo se ven con ayuda del microscopio. El tamaño se mide generalmente en micras. 1 micra = 0.001 mm. 1 milimicra = 0.000001 mm. = un manómetro (Mm) 1 Angstron =.0.00000001 mm. 3.2 NÚMERO DE CÉLULAS. Los seres vivos de acuerdo al número de células que la forman pueden ser: 1. Unicelulares.- Son aquellos que están formados por una sola célula pero que cumple todas las funciones vitales 2. Pluricelulares.- Están formadas por muchas células las cuales se especializan y conforman los niveles de organización. 3.3 FORMA DE LAS CÉLULAS. 1. Ovoides.- De forma ovalada, parecida a un huevo. 2. Esféricas.- Son isodiamétricas (sus tres dimensiones son más o menos iguales). Ejemplos: los huevos de batracio. 3. Metabólicas.- No tienen forma definida, varía de acuerdo a la actividad que realizan. Ejemplos: las amebas y los glóbulos blancos. 4. Geométricas.- Son aplanadas y con muchos lados (células poliédricas). Ejemplos: las células epiteliales de animales y plantas. 5. Estrelladas.- Poseen muchas prolongaciones y ramificaciones a manera de una estrella. Ejemplo: las neuronas. 6. Fusiformes.- Son ensanchadas en su parte céntrica y alargadas en sus extremos. Ejemplos: las fibras musculares. 7. Cilíndricas.- Son alargadas y cilíndricas, forman tubos de conducción. 8. Filiformes.- Son muy delgadas a manera de hilos. EDUCA INTERACTIVA Pág. 25 UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI 3.4 ESTRUCTURA CELULAR La célula como unidad estructural está constituida por la membrana celular, el citoplasma o protoplasma y el núcleo. b MEMBRANA CELULAR Es la capa que recubre la célula sirviéndole como medio de protección, relación y límite con el medio que lo rodea. Estructuralmente está compuesta por dos capas de proteínas y dos capas intermedias de naturaleza grasa, por lo que reciben el nombre característico de “bicapa lipidica” Esta capa es de naturaleza permeable: deja pasar las sustancias alimenticias gracias a los fenómenos de difusión, ósmosis y presión osmótica. FENÓMENOS QUE SE PRODUCEN A NIVEL DE LA MEMBRANA: DIFUSIÓN. Es la distribución de moléculas de un medio de mayor concentración a otro de menor concentración. ÓSMOSIS. Es el paso de las moléculas o iones a través de una membrana permeable o semipermeable. La membrana es permeable cuando deja pasar fácilmente las moléculas y, es semipermeable cuando selecciona las moléculas, no dejando pasar a las moléculas muy grandes. Pág. 26 EDUCA INTERACTIVA UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI CLASES a)ENDÓSMOSIS. Cuando la osmosis se realiza del medio externo al medio intracelular, permitiendo el ingreso de las sustancias nutritivas. b)EXÓSMOSIS. La exósmosis se realiza cuando la célula tiene que eliminar las sustancias de desecho, o el agua que se encuentra en exceso. PRESIÓN OSMÓTICA. Es la presión que las moléculas del soluto ejercen sobre las moléculas del solvente. PINOCITOSIS. Este fenómeno se realiza cuando un fluido más o menos denso no pasa por ósmosis, la membrana celular se extiende, la rodea y la incorpora. FAGOCITOSIS. En este caso la membrana celular engloba cuerpos orgánicos (parásitos), que incorporados en el citoplasma son destruidos. Esta labor realizan los glóbulos blancos que destruyen los gérmenes patógenos o microbios. Transporte Activo.- No todos los movimientos de sustancias a través de la membrana celular se realizan por difusión y osmosis. Por ejemplo, cuando la concentración de iones potasio (Kt) es más alta en el exterior que en el interior de la célula, estos iones, pasan rápidamente por la membrana; entonces, la célula vuelve a tomar los iones con la misma rapidez con que salieron, para permitir el equilibrio iónico y por tanto el equilibrio dinámico. PARED CELULAR. La membrana de las células vegetales es más gruesa que la membrana de las células animales, debido a que en ella se acumulan moléculas de celulosa, dándole la característica de ser una membrana de naturaleza celulósica. 4. CITOPLASMA El citoplasma es la porción del protoplasma que rodea al núcleo como un fluido más o menos viscoso, hialino, translúcido y de naturaleza coloidal y fibrilar. Anteriormente se reconocía al citoplasma como una bolsa acuosa, conteniendo en EDUCA INTERACTIVA Pág. 27 UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI dispersión moléculas y partículas de diferentes clases. Hoy se le considera como una sustancia básica o matriz, formada principalmente, de proteínas en un medio acuoso, además de varios tipos de estructuras subcelulares. 4.1 ASOCIACIONES SUPRAMOLECULARES. Se consideran: b Microfilamentos.- Son asociaciones supramoleculares que existen en el citoplasma de algunas células, cuya naturaleza molecular exacta no se encuentra muy definida aún; sin embargo parecen estar relacionados con la actina (proteína contráctil también presente en la estructura de las miofibrillas) y la miosina. Los microfilamentos intervienen en los procesos de movilidad celular, fagocitosis, pinocitosis, citoquinesis, exocitosis, movimiento de los organelos citoplasmáticos y procesos de transporte de la membrana celular. b Microtúbulos.- Son asociaciones de moléculas repetidas de tubulina (proteína globular) dispuestas en configuración helicoidal, tomando la forma de filamentos tubulares huecos de variados diámetros. Los microtúbulos dan su forma característica a algunas células, se encuentran en los axones de las fibras nerviosas, en los cilios y flagelos de las células eucarióticas, en las colas de los espermatozoides y en los fibroblastos (células del tejido conjuntivo). b Cromosomas.- Asociaciones de carácter filamentoso, que serán estudiados más adelante, al tratar del núcleo celular. 4.2 ORGANELOS DEL CITOPLASMA: 1. Ribosomas.- Son corpúsculos de forma esférica de 150 Angstroms de diámetro, su función es la de sintetizar sustancias proteicas. 2. Lisosomas.- Son agregaciones que elaboran sustancias enzimáticas. tienen la función de acelerar la síntesis de los alimentos. 3. Mitocondrias.- Son corpúsculos de 0.2 a 3 micras de tamaño, la mayoría de ellos se encuentran en los lugares donde la célula necesita mayor energía. Tienen la función de generar energía por lo que se les conoce como las Máquinas Energéticas de la Célula. Estructuralmente están formadas por dos membranas y una serie de pliegues internos donde se produce y almacena el ATP. 4. Complejo u aparato de Golgi.- Es un paquete de membranas aplanadas en forma de sacos donde se almacenan las proteínas y otras sustancias que van siendo utilizadas a medida que la célula los requiera. 5. Retículo endoplasmático.- Es un sistema membranoso constituido por finos tubos reticulados que sirven de nexo entre la membrana celular, el citoplasma y el núcleo como medio de transporte interno de la célula. 6. Centriolos.- Son cuerpos que se encuentran cerca al núcleo. Durante el proceso de la reproducción celular se dividen cada fracción, se dirige a los polos de la célula dejando una especie de caminos o áster, que en conjunto Pág. 28 EDUCA INTERACTIVA UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI toma el nombre de huso acromático, por donde se trasladarán los cromosomas, en el momento de la reproducción celular. 7. Vacuolas.- Son organelos a manera de gotas de agua o grasa, son propias de las células vegetales y de los protozoarios como el paramecium; en ellos cumplen: función digestiva, de eliminación o excretora y, de dar movimiento a las sustancias del interior de la célula, tomando el nombre de vacuola digestiva, excrementicia o pulsatil. 4.3 INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS b PIGMENTOS. Son sustancias corpusculares de composición química variada, de ellos dependen los colores de los organismos animales y vegetales. a. Los cromatóforos.- Son pigmentos que dan coloración a los pelos, plumas, escamas y en general a la piel de los animales. Así, la melanina, da el color negro a la piel, la bilirrubina y biliverdina, dan el color a la bilis, los urocromos a la orina, la hemoglobina que da el color rojo a la sangre, etc. b. Los plastidios.- Son pigmentos propios de las células vegetales. Ejemplos: B1. Cromoplastos.- Colorean los pétalos, frutos y algunas hojas modificadas como las brácteas, ellos son: Xantofila da el color amarillo. Caroteno da el color anaranjado. Licopeno da el color rojo. Ficoeritrina da color a las algas rojas. Ficocianina da color a las algas azules. Ficofeína da color a las algas pardas. B2. Cloroplastos.- Son pigmentos propios de las plantas, dan el color verde. Y contienen la molécula de la clorofila. Leucoplastos.- Son pigmentos incoloros, se encuentran en los gránulos de almidón que se almacena en los órganos subterráneos de los tubérculos y rizomas. Oleoplastos.- Son pigmentos incoloros y producen sustancias grasas. 5. NÚCLEO CELULAR El núcleo celular es un corpúsculo situado generalmente en el centro de la célula, de forma esférica u ovoide. Dirige la función de reproducción de la célula y algunos procesos metabólicos. Las células que carecen de núcleo se denominan "células anucleadas", ejemplo: los glóbulos rojos. Con un núcleo son "mononucleadas" y con varios núcleos se llaman polinucleadas, como las fibras musculares. EDUCA INTERACTIVA Pág. 29 UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI 5.1 PARTES: a) Nucléolos.- Son cuerpos esféricos que contienen el ARN, e intervienen en la síntesis de las proteínas. b) Cromosomas.- Son formaciones filamentosas capaces de autoduplicarse. Llevan los genes, como unidades portadoras de los caracteres hereditarios. El número de {{cromosomas» varía de acuerdo a la especie; el hombre tiene 46 cromosomas en sus células somáticas y 23 en los gametos. El maíz posee de 10 a 20 cromosomas, el arroz 24 y el ratón 40, etc. Los cromosomas, durante el proceso de la división celular, se dividen en dos cromátidas unidas por su centrómero; el material que los constituyen, toma el nombre de cromatina. 5.2 DIFERENCIAS ENTRE CÉLULA ANIMAL Y CÉLULA VEGETAL. Pág. 30 EDUCA INTERACTIVA UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI AUTOEVALUACIÓN 03 1. Quién descubrió la célula?: A. B. C. D. E. Brown Dutrochet Lamark Hoocke Schwann 2. La unidad de medida del bacilo de Koch es: A. B. C. D. E. Milímetro Centímetro Milimicra Micra N.A. 3. La pared celular de los vegetales es de naturaleza: A. B. C. D. E. Proteica Celulósica Glucolítica Sintética Iónica 4. Son los pigmentos responsables de la coloración de la orina. A. B. C. D. E. Oleoplastos Carotenos Urocromos Xantofila Licopeno 5. Son consideradas como “máquinas energéticas de la célula” A. B. C. D. E. Aparato de Golgi Vacuola Mitocondria Ribosoma Microfilamento EDUCA INTERACTIVA Pág. 31
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