TEMA 1. ORGANIZACIÓN CELULAR

1. LAS FUNCIONES VITALES

Los seres vivos son capaces de llevar a cabo tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción.

- La nutrición es el conjunto de acciones y procesos por medio de los cuales los seres vivos obtienen y emplean materia y energía del exterior.

- La relación es el conjunto de acciones y procesos que permite a los seres vivos informarse sobre el exterior y actuar en consecuencia.

- La reproducción es el conjunto de acciones y procesos por medio de los cuales los seres vivos tienen descendientes a ellos.

Los seres inertes no realizan ninguna de estas funciones.

2. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS ORGANISMOS

Los compuestos químicos que forman parte de los seres vivos se agrupan en las siguientes familias, que reciben el nombre de biomoléculas: agua, sales minerales, glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

Al agua y las sales minerales se les considera biomoléculas inorgánicas.

Todas las demás biomoléculas son exclusivas de los eres vivos, y por eso se les llama biomoléculas orgánicas. Son todas ricas en el elemento químico carbono, que es muy escaso en las biomoléculas inorgánicas.

Las funciones que cumplen las diferentes biomoléculas son las siguientes:

Agua.- Es el componente mayoritario de todos los seres vivos, constituye el 70 % de su cuerpo.

Un niño recién nacido está formado por un 80% de agua, un alga o una medusa de un 90%. Los árboles con troncos duros contienen un 50% y las semillas secas un 10%.

El agua suaviza los cambios bruscos de temperatura y actúa de lubricante y de amortiguador en los movimientos.

Sales minerales.- Forman los esqueletos, como nuestros huesos o los caparazones de muchos animales. Se encuentran también disueltas en agua en muy poca concentración y actúan como reguladoras en muchas reacciones químicas y del contenido en agua del organismo.

Glúcidos o hidratos de carbono.- Constituyen reservas de energía en los seres vivos. Algunos glúcidos son dulces y solubles en agua, y se llaman azúcares; otros no son dulces ni solubles en agua, como el almidón de la patata o de los cereales. También hay glúcidos que tienen como función formar estructuras en los seres vivos, como la celulosa, que forma las fibras vegetales.

Lípidos. Son insolubles en agua y flotan en ella, con aspecto de aceite o de manteca. Constituyen reservas de energía más ligeras y ricas que los glúcidos. Otros lípidos forman estructuras importantes, como las membranas de las células.

Proteínas.- Son las sustancias más importantes para la formación de las estructuras de los seres vivos. También actúan como reguladoras de las reacciones químicas que tienen lugar en los organismos.

Ácidos nucleicos.- Entran a formar parte de su composición química sustancias que pertenecen a las anteriores familias, pero constituyen compuestos con una función reguladora muy importante para los organismos: determinar los caracteres biológicos que se transmiten de generación en generación.

3. ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS

Teoría Celular: todos los seres vivos están formados por células.

- La organización de la célula puede dar explicación de la capacidad de los organismos para realizar sus funciones vitales.

- La célula es la unidad anatómica y funcional de todos los serenes vivos.

- Hay seres vivos (microorganismos) que están formados por una sola célula, denominados unicelulares: que realiza todas las funciones vitales del organismo.

- Hay organismos formados pro muchas células, denominados pluricelulares.

Robert Hooke descubrió la célula.

Anton Van Leewenhoek descubrió la vida microscópica.

4. DESCRIPCIÓN DE LA CÉLULA

- FORMA Y TAMAÑO DE LA CÉLULA

La formar de la célula es muy variada y responde muchas veces a sus funciones o modos de vida.

- Las células esféricas, como los leucocitos, flotan libremente en los líquidos.

- Las células poliédricas, como las vegetales o las de los túbulos renales están rodeadas de otras células en estrecho contacto.

- Las neuronas son estrelladas, lo que les permite recibir y enviar mensajes nerviosos en muchas direcciones.

- Los eritrocitos o glóbulos rojos de la sangre son aplanados, lo que aumenta su superficie para tomar o liberar oxígeno.

- ESTRUCTURA DE LA CÉLULA

En la célula se consideran tres partes fundamentales: membrana, citoplasma y núcleo.

- La membrana es la envoltura externa.

- El citoplasma es la mayor parte del contenido de la célula, a excepción del núcleo.

- El núcleo es el órgano rector de la vida de la célula; su destrucción o eliminación provoca la muerte celular en poco tiempo.

Clasificación de tipos celulares.

- Célula procariótica. El núcleo no aparece bien definido por el material nuclear no queda envuelto por ninguna membrana, no hay frontera clara entre la región nucleoide y el citoplasma.

La mayor parte tienen una pared celular gruesa por fuera de la membrana, y en su citoplasma se observa un solo tipo de orgánulos presentes también en las células eucarióticas, que son los ribosomas.

- Célula eucariótica. El núcleo aparece bien definido porque el material nuclear queda envuelto por la membrana nuclear, que lo separa del citoplasma. Podemos distinguir dos tipos celulares:

- Célula animal. La membrana de la célula es muy fina, solo visible a través del microscopio electrónico.

- Célula vegetal. La membrana celular está recubierta a su vez por otra cubierta más externa, más gruesa, visible a través del microscopio óptico, que recibe el nombre de pared celular. Las células de las plantas tienen orgánulos para hacer la fotosíntesis, que llaman cloroplastos.

Otra diferencia entre las células animales y vegetales es que las vegetales carecen de orgánulos para la sensibilidad y el movimiento.

5. LA CÉLULA ANIMAL

- LA MEMBRANA PLASMÁTICA

Es una lámina finísima. Está formada principalmente por unas sustancias llamadas fosfolípidos, que son insolubles en agua y forman una lámina doble.

La doble lámina de fosfolípidos está interrumpida por numerosas proteínas que pueden cumplir diversas funciones: regular el paso de sustancias a su través y constituir señales de reconocimiento de la identidad celular.

- EL CITOSOL

Se pueden destacar los siguientes componentes:

-Citosol, es un líquido viscoso formado por agua y diversas sustancias disueltas.

-Citofibrillas, son unas fibras de proteínas que actúan como un esqueleto celular, fijando la posición de los orgánulos celulares y conduciendo los movimientos de sustancias en el interior de la célula.

-Inclusiones, son gotas de grasa o partículas de otras sustancias insolubles en agua.

- Orgánulos, son estructuras inmersas en el citosol que cumplen diversas funciones en la vida de la célula. Entre ellos cabe destacar:

-Lisosomas,

-Ribosomas,

-Retículo endoplásmico o endoplasmático,

-Aparato de Golgi,

-Mitocondrias,

-Centrosomas,

-Cilios y flagelos.

Los agruparemos según el tipo de función que desempeñan.

- INGESTIÓN Y DIGESTIÓN CELULAR

La célula se alimenta de las sustancias que penetran a través de las membranas. En los animales pluricelulares, los nutrientes llegan disueltos en agua y atraviesan la membrana por las proteínas reguladoras. Pero los protozoos de vida libre y los glóbulos blancos, que comen microbios y células defectuosas, han de ingerir partículas más grandes y digerirlas antes de incorporar los nutrientes al citosol. Este proceso recibe el nombre de fagocitosis.

Las células que realizan fagocitosis envuelven las partículas alimenticias con prolongaciones del citoplasma, y llegan a formar unas vesículas llamadas fagosomas. Éstos se unen a unos orgánulos llamados lisosomas, que son vesículas llenas de jugos digestivos, y se forman los fagolisosomas, donde el alimento es convertido poco a poco en sus componentes más sencillos.

Cuando los productos de la digestión ya son solubles en agua atraviesan la membrana de la vacuola digestiva y se incorporan al citosol, las sobras indigeribles son eliminadas porque la vacuola se fusiona con la membrana plasmática y se abre al exterior. Es la egestión o defecación celular.

- ORGÁNULOS PARA ELABORAR SUSTANCIAS

Los orgánulos del citoplasma que fabrican sustancias a partir de los nutrientes incorporados son: ribosomas, retículo endoplásmico y aparato de Golgi.

Los ribosomas son pequeños gránulos dispersos por el citosol o adosados a las paredes del retículo endoplásmico. Elaboran las proteínas que la célula necesita para crecer y funcionar.

El retículo endoplásmico es una extensa red de sáculos aplanados y túbulos que llega a envolver el núcleo, formando la membrana nuclear. Una porción del R.E. lleva ribosomas adosados a sus paredes, y otra no los lleva; a la primera porción se la denomina R.E. rugoso y a la segunda, R.E. liso.

En el interior de las sáculos y túbulos del R.E. se transforman las proteínas elaboradas por los ribosomas de sus paredes, y se distribuyen por toda la célula, para su distribución, de los sáculos y túbulos del R.E. surgen continuamente vesículas llenas de sustancias, la mayoría van a parar al aparato de Golgi, y algunas van a fundirse con la membrana plasmática.

El aparato de Golgi, está formado por uno o varios conjuntos de sáculos aplanados y apilados, no comunicados entre sí. A dichos sáculos llegan vesículas procedentes del R.E., cuyo contenido sigue sufriendo transformaciones a su paso por los sáculos del aparato de Golgi. Una vez completada la maduración de las sustancias, éstas salen envueltas en vesículas. Estas vesículas a veces se abren hacia el exterior de la célula, pues son sustancias que cumplen allí su función, como la saliva elaborada por las células de las glándulas salivares; es el proceso denominado secreción celular.

Otras vesículas quedan en el citoplasma para realizar en él su función, como es el caso de los lisosomas.

ORGÁNULOS PARA OBTENER ENERGÍA

La mayor parte de la energía para las funciones celulares se obtiene de reacciones químicas que tienen lugar en el interior de las mitocondrias.

Estos orgánulos son pequeños sacos alargados de doble membrana. La membrana interna sufre unas invaginaciones que se llaman crestas, y al espacio interior se le llama matriz. En la matriz y en las crestas tiene lugar un conjunto de reacciones químicas conocido con el nombre de respiración celular.

En la respiración celular se oxidan los nutrientes orgánicos, principalmente los azúcares y las grasas. Los productos finales de esa oxidación son el dióxido de carbono y el agua. En la respiración celular se desprende energía.

Parte de la energía obtenida en la respiración celular es el calor, pero la mayor parte se obtiene en forma de una sustancia que actúa como si fuera una batería que se llama ATP.

El poder energético se utiliza en la realización de funciones vitales que requieren energía: la elaboración de sustancias, transporte de las mismas, movimientos, reproducción, etc.

ORGÁNULOS DE SENSIBILIDAD Y MOVIMIENTO

Todas las células notan los cambios que se producen a su alrededor y responden a los estímulos con algunas reacciones químicas. Pero hay células con estructuras especializadas en recibir estímulos o producir movimientos.

El orgánulo rector de la sensibilidad y el movimiento es el centrosoma, que está formado por dos cilindros, llamados centriolos, rodeados de una región rica en fibrillas, denominada áster. Los centriolos, a su vez, están formados por haces de fibrillas del tipo de los microtúbulos, y se colocan el uno perpendicular al otro.

El centrosoma dirige la organización de las fibrillas del citoplasma, que pueden formar estructuras especializadas de los siguientes tipos:

- Fibrillas contráctiles, como en las células musculares que se contraen y alargan con facilidad.

- Orgánulos vibrátiles, que son como pelos que sobresalen de la superficie celular, constituidos por haces de fibrillas similares a los de los centriolos; si son cortos y numerosos se llaman cilios, que se mueven como remos; si son largos y escasos, se llaman flagelos, que se mueven como un látigo o como una hélice.

- Pelos sensitivos, similares a los cilios, pero especializados en la recepción de estímulos: luz, contacto, sustancias volátiles, etc.

- Pseudópodos, originados por haces de fibrillas que se engarzan y se desengarzan, arrastrando el citoplasma vecino y ocasionando deformaciones pasajeras. Gracias a los pseudópodos, las células pueden fagocitar o moverse con el llamado movimiento ameboide, propio de algunos protozoos y de los glóbulos blancos de la sangre.

EL NÚCLEO

El núcleo destaca siempre en el interior de la célula, en posición más o menos central y de forma redondeada, aunque con algunas excepciones, como los núcleos lobulados de algunos glóbulos blancos de la sangre, o los numerosos núcleos de las células musculares.

En él podemos destacar:

- La envoltura nuclear, doble membrana que es prolongación del R.E., interrumpida por numerosos poros de comunicación que regulan el intercambio de sustancias entre el núcleo y el citoplasma.

- El jugo nuclear, líquido equivalente al citosol en cuyo seno se encuentran los demás componentes del núcleo.

- El nucléolo, es una mancha que aparece en los núcleos, fuera del periodo de duplicación celular. Es el lugar donde se producen los ribosomas, que una vez formados se trasladan al citoplasma para ejercer su función.

- Los cromosomas, son moléculas de ácido desoxirribonucleico (DNA), que constituye el material hereditario, el que ejerce la regulación del funcionamiento de la célula, solo son visibles en el período de duplicación celular: el resto del tiempo se encuentran dispersos en el jugo nuclear, constituyendo la cromatina.

6. LOS SERES UNICELULARES: EL MUNDO DE LOS MICROBIOS

Se pueden dividir en varios gurpos importantes:

- Las bacterias; fomrmadas por celuclar procariotas y de muy pequeño tamano. Constituyen el grupo de seres vivos más abundante del planeta: unas viven en el suelo; otras en el agua; otras en el interior de plantas y animales, o en su superficie, produciendo enfermedades o alimentándose de materia orgánica en des descomposición. Algunas realizan la fotosíntesis, aunque de manera diferente a las plantas.

- Los protozoos, formados por células eucariotas de tipo animal, de tamaño comprendido entre una y varias centésimas de milímetro. Viven libremente en el agua dulce o del mar, muchas veces con movimientos propios, alimentándose de otros microbios o de materia orgánica en descomposición. Algunos viven en el interior de los animales y producen enfermedades como la malaria o la toxoplasmosis.

- Las algas unicelulares, formadas por células eucariotas de tipo vegetal, de tamaño parecido a los protozoos, también se mueven a veces con movimientos propios, viven libremente en el agua dulce o en el mar y hacen la fotosíntesis.

Pero existen otros microorganismos cuya estructura es más simple aun que la de la célula: los virus, que están en la frontera entre lo vivo y lo inerte, ya que se pueden reproducir, pero no pueden ejercer las otras funciones vitales, por lo que han de vivir siempre en el interior de otras celular, produciéndoles enfermedades y aun la muerte.

Los virus están formados por una molécula de ácido nucleico, que lleva la información genética, y una envoltura de proteínas para protegerse cuando están fuera de las células.

- Existen también organismos pluricelulares de tamaño microscópico. Los más importantes son los hongos.

El cuerpo de los hongos está formado por filamentos microscópicos cuyo conjunto se llama micelio. Cada filamento puede estar formado por muchas células dispuestas en fila, o por unas pocas células alargadas con numerosos núcleos cada una.

En el grupo denominado levaduras, cuando el alimento es abundante, el micelio se disgrega en numerosas células redondeadas.

Del micelio surgen los aparatos reproductores, que en muchas especies son visibles a simple vista, como las pelusillas de colores de los mohos, o las setas, estos aparatos reproductores producen esporas, células especializadas de las cuales surgen nuevos micelios.

Los microorganismos influyen mucho en la vida humana, de manera favorable o de manera desfavorable, y en este sentido podemos hacer una nueva clasificación de los microbios:

- Microorganismos beneficiosos, entre los que destacan los siguientes grupos:

- Las algas unicelulares de la superficie del mar y de los lagos, que forman el plancton, y al hacer la fotosíntesis enriquecen de oxigeno la atmósfera.

- Las bacterias y los hongos de suelo, que descomponen los cadáveres y reciclan la materia e los ecosistemas.

- Las bacterias y los protozoos que viven en el tubo digestivo de muchos animales, especialmente en los herbívoros, ayudándoles a digerir muchos alimentos.

- las bacterias y hongos que el ser humano aprovecha para hacer fermentaciones (yogur, bebidas alcohólicas, queso, pan, etc.) o para fabricar antibióticos y otros productos farmacéuticos.

- Microorganismos perjudiciales, que son principalmente los productores de enfermedades en plantas, animales, y personas, como numerosas bacterias, hongos, y virus y protozoos. Estas enfermedades se denominan infecciosas para distinguirlas de otras que estudiaremos más adelante. Pero también podemos considerar aquí las bacterias y hongos que alteran los alimentos cuando estos quieren conservarse durante un tiempo antes de consumirlos; se treta en realidad de bacterias y hongos del grupo de los que antes hemos clasificado como beneficiosos por descomponer cadáveres y restos orgánicos, pero en ocasiones perjudican las actividades alimentarias de nuestra especie, y pueden incluso producir sustancias toxicas en los alimentos como consecuencia de su actividad.