TEMA 2: Organización celular de los seres vivos.

• La célula es la unidad anatómica y funcional de todos los seres vivos.

• Todos los seres vivos están formados por al menos una célula.

• Toda célula procede de otra preexistente.

Desde el punto de vista estructural, las células pueden agruparse en:

• Eucarióticas o de organización eucariótica (del griego eu-verdadero- y crayón-núcleo). Tienen el ADN incluido en el núcleo y separado del resto del citoplasma por una doble membrana. Las células de animales y plantas son eucarióticas.

• Procarióticas o de organización procariótica (del griego pro: antes). El ADN no está separado del citoplasma por una membrana, sino disperso en él. Las bacterias son células procarióticas.

El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que suceden en el interior de las células y constituye el mecanismo que les permite mantener y perpetuar su composición a pesar de los cambios ambientales.

En las células se suceden dos tipos básicos de procesos metabólicos. Los de construcción o anabólicos, y los de destrucción o catabólicos. El metabolismo es el resultado de la interacción entre ambos tipos.

• Anabolismo. Proceso por el cual una célula fabrica sus propios componentes a partir de las sustancias químicas o nutrientes que incorpora del medio. El anabolismo o biosíntesis requiere energía que la célula obtiene de 2 fuentes: la radiación solar y la energía química almacenada en compuestos químicos.

• Catabolismo. Es el proceso mediante el cual los compuestos químicos se rompen en componentes más sencillos y se libera energía contenida en sus enlaces. Esta energía se utiliza no solo para el anabolismo, sino también para otras funciones celulares como el movimiento y el transporte de nutrientes a través de la membrana.

El ATP es el intermediario más común entre los procesos metabólicos que liberan energía y los que la necesitan.

La molécula de ATP (adenosín trifosfato) es un nucleótido formado por una base nitrogenada, la adenina, un azúcar, la ribosa y un grupo de tres fosfatos. Los enlaces que unen entre sí estos grupos fosfato se llaman “enlaces de alta energía”, ya que son enlaces inestables que liberan gran cantidad de energía al ser hidrolizados.

La energía liberada en la hidrólisis des ATP puede utilizarse para que ocurra un proceso que requiere energía. Por el contrario, la formación de ATP, a partir de ADP (adenosín difosfato) y fosfato, requiere energía y solo puede ocurrir acoplada a otros que la liberan.

Se realiza en los cloroplastos donde se localizan los pigmentos capaces de captar y absorber la energía procedente del sol. Se trata de uno de los procesos anabólicos más importantes de la naturaleza. En él se transforma la energía luminosa en energía química, que será utilizada por todos los seres vivos, siendo por tanto los organismos autótrofos los primeros en las cadenas tróficas.

Se transforma la materia inorgánica en materia orgánica a partir de una fuente de carbono representada por el CO2 del aire. El O2 se libera como producto residual y será utilizado por la mayoría de los organismos para la respiración celular. Elementos que intervienen:

• Energía solar

• Materia prima: agua y sales minerales. Proceden del suelo y son llevadas hasta las células de las hojas a través de los vasos conductores que se extienden desde la raíz al tallo y las hojas. Otra materia es el CO2, que es incorporado a través de los estomas de las hojas. (Estoma: célula arriñonadas que dejan un hueco entre ellas a través del cual incorporan los gases como el O2 y el CO2. se encuentran en el envés de las hojas)

• Pigmentos: clorofila. Es un pigmento de color verde, capaz de absorber la energía luminosa y transformarla en energía química en forma de ATP, que será utilizado posteriormente en las reacciones químicas propias del proceso

• Cloroplastos.

Fases:

• Fase luminosa. Depende directamente de la luz y se realiza en las membranas de los tilacoides, donde las clorofilas absorben la luz y la energía es transferida a través de una serie de moléculas aceptoras de electrones y posteriormente, esa energía será utilizada para sintetizar ATP. Así podemos decir que parte de la energía luminosa absorbida queda fijada en los enlaces químicos de ATP. Otra parte de la energía absorbida es utilizada para degradar o romper la molécula de agua en protones y oxígeno, proceso denominado fotólisis del agua.

• Fase oscura. Se llama así porque no depende directamente de la luz, pero sí de los productos obtnidos en la fase anterior. Se realiza en el estroma del cloroplasto, y en ella se utiliza los protones y el ATP para fijar el carbono de CO2 en moléculas de glucosa. El conjunto de reacciones de este proceso es un ciclo en el que al final del recorrido completo, se regenera el compuesto de partida. Este ciclo se denomina ciclo de Calvin.

Utilización de los componentes fotosintéticos.

Los compuestos orgánicos que las células heterótrofas incorporan del medio o aquellos que se encuentran almacenados en cualquier tipo de célula son, en muchos casos moléculas muy complejas. Para que las células puedan utilizarlo como combustible, estos polímeros deben ser hidrolizados hasta obtener los correspondientes monómeros como la glucosa o los ácidos grasos. La hidrólisis o digestión celular en las células eucarióticas corre a cargo de los lisosomas y es un proceso que no genera energía útil.

Es el proceso químico que tiene lugar en el interior de las mitocondrias mediante en cual se obtiene energía a partir de los nutrientes orgánicos. Cuando la oxidación de los nutrientes se realiza utilizando el O2 molecular se habla de respiración aerobia, en cambio, cuando esa oxidación se realiza sin la intervención de O2 se habla de respiración anaerobia, y es el caso de las llamadas fermentaciones.

Respiración aerobia. El principal combustible utilizado en la respiración celular es la glucosa, la cual se oxida completamente hasta obtener agua y CO2, siendo la reacción global del proceso siguiente:

C6H12O6 + 6 H2O 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP (energía)

Este proceso tiene lugar en 3 etapas:

• Glucólisis: tiene lugar en el citoplasma y en ella la glucosa, molécula de 6 carbonos, se transforma en 2 moléculas de 3 carbonos cada una. En esta reacción se obtienen 2 moléculas de ATP. Esta etapa funciona prácticamente en todas las células y en algunas es la única fuente de ATP.

Glucosa2 moléculas de 3 C

• Ciclo de Krebs: tiene lugar en la matriz de la mitocondria y en ella se completa la oxidación de la materia orgánica transformándola en materia inorgánica. Consta de una serie de reacciones químicas catalizadas por distintos enzimas. El rendimiento energético sigue siendo bajo, ya que solo se obtienen 2 ATP

• Cadena de transporte de electrones: tiene lugar en las crestas de la mitocondria. En ella todos los electrones que se han ido obteniendo en las oxidaciones anteriores pasan a través de una serie de moléculas transportadoras dispuestas en cadena y cuyo aceptor final es el oxígeno. El oxígeno se reduce transformándose en agua y en sucesivas etapas de transporte de los electrones se va utilizando la energía liberada para sintetizar hasta 34 moléculas de ATP.

Es un proceso químico de obtención de energía sin intervención del oxígeno. Consiste en una degradación parcial de los nutrientes orgánicos obteniendo energía en forma de ATP y pequeñas moléculas orgánicas como ácido láctico o etanol. Puede ser de dos tipos:

• Alcohólica: es realizada fundamentalmente por las levaduras, que en condiciones anaeróbicas degradan la glucosa hasta obtener etanol, CO2 y 2 moléculas de ATP. Estas reacciones se realizan en el citoplasma de la célula y en ella se produce mucha menos energía que en la respiración, ya que el etanol es una molécula que todavía contiene gran cantidad de energía, pero las levaduras no tienen los enzimas necesarios para continuar degradando.

• Láctica: es realizada fundamentalmente por bacterias del tipo Lactobacillus y Streptococcus que degradan y descomponen la lactosa en glucosa y galactosa, y a continuación, convierten la galactosa también en glucosa. A partir de ahí la degradan obteniendo ácido láctico (CH3 - CHOH - COOH) y dos moléculas de ATP.

Son organismos microscópicos que se presentan bajo aspectos diferentes: cocos, bacilos, espirilos, etc., pero todas poseen una misma estructura básica. Carecen de núcleo, pero en su lugar tienen una única molécula de ADN no separada del citoplasma. Son células de organización procariótica. La ausencia de núcleo no es la única diferencia entre eucarióticas y procarióticas. Las células procarióticas:

• Carecen de ciertos orgánulos citoplasmáticos (mitocondrias, ap.golgi, etc)

• No poseen citoesqueleto por lo que carecen de movilidad intracelular

• Son más pequeñas que las células eucarióticas. Las bacterias tienen tamaño similar a las mitocondrias o los cloroplastos.

Disponen de la maquinaria necesaria para su automantenimiento y reproducción. El ADN bacteriano funciona como un cromosoma; su información copiada en moléculas de ARN es transportada hasta los ribosomas para que fabriquen las proteínas.

La mayor parte son heterótrofas. Algunas so parásitas y ocasionan enfermedades, mientras que otras como las simbiontes o las saprobiontes son beneficiosas. Otras son autótrofas:

• Autótrofas fotosintéticas. Utilizan como fuente de energía la radiación solar

• Autótrofas quimiosintéticas. Utilizan la energía que liberan ciertos compuestos químicos inorgánicos al oxidarse. Esta forma de nutrición no se da en las células eucarióticas.

Son partículas de tamaño menor que las bacterias. Están formados por:

• Ácido nucleico. ADN o ARN, nunca los 2 juntos

• Cápsida. Cubierta de proteínas que rodea al ácido nucleico. La cápsida está formada por unidades que se repiten, los capsómeros, cuya disposición determina la forma del virus.

• Envoltura. Similar a la membrana plasmática de las células, que solo aparece en algunos virus

Aunque los virus poseen su propia información genética, carecen de orgánulos y estructuras celulares necesarios para llevar a cabo los procesos vitales. Para poder reproducirse, es necesario que la información genética del virus se introduzca en una célula donde podrá expresarse utilizando la maquinaria celular. Por eso, son parásitos obligados de células, tanto procarióticas como eucarióticas.

4. La célula vegetal