Los orígenes de la ciencia

Los principios de la Teoría Celular:

En el curso de los siguientes 175 años, la investigación desembocó en la teoría celular, primero propuesta por el botánico alemán Matthias Jacob Schleiden y el fisiólogo alemán Theodore Schwann en 1831 y formalizada por el investigador alemán Rudolf Virchow en 1858. En su forma moderna, este teorema tiene cuatro partes básicas:

La teoría celular lleva a dos muy importantes generalidades sobre las células y la vida en general:

Célula

La célula es una unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas, mientras que los animales y plantas están formados por muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos. Aunque los virus y los extractos acelulares realizan muchas de las funciones propias de la célula viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducción propias de las células y, por tanto, no se consideran seres vivos. La biología estudia las células en función de su constitución molecular y la forma en que cooperan entre sí para constituir organismos muy complejos, como el ser humano. Para poder comprender cómo funciona el cuerpo humano sano, cómo se desarrolla y envejece y qué falla en caso de enfermedad, es imprescindible conocer las células que lo constituyen.

Bibliografía de Hook y Schwann:

• Nació el 18 de Julio en 1635 en Freshwater, Inglaterra y falleció: 3

de Marzo de 1702 en Londres, Inglaterra.

Hooke nació frente a la costa meridional de Inglaterra. La desolación de la costa rocosa donde nació, refleja la soledad de su infancia. Fue un niño sensible y enfermizo que no podía correr ni jugar con los otros pequeños. Confinado en su hogar, desarrolló su mente inventiva haciendo toda clase de juguetes mecánicos, como relojes de sol, molinos de agua y barcos. Su padre, bondadoso cura rural, era entonces demasiado pobre para enviar a su hijo a la escuela. Enseñó al inteligente Hooke la lectura, la escritura y la aritmética, así como los clásicos. La súbita muerte de su padre, cuando Hooke tenía apenas trece años de edad, fue un golpe trágico. Desaparecido su único amigo quedó, completamente atenido a sus propios recursos.

Hooke se fue a Londres para convertirse en aprendiz de artista. Por último, pudo usar sus pequeños ahorros y asistir a la escuela de Westminster, donde demostró ser un estudiante de provecho. Su aptitud para las matemáticas era tal, que dominó los primeros seis libros de geometría en una sola semana. Su aprovechamiento en los estudios le mereció la pronta admisión en la Universidad de Oxford.

Tenía dieciocho años de edad cuando ingresó en Oxford, y su pobreza fue en el fondo, una ventaja. El tiempo que utilizaban los otros estudiantes en diversiones frívolas, lo dedicaba él a ganarse la vida. Su aplicación en los estudios y su genio científico incipiente atrajeron pronto la atención de uno de sus maestros, Boyle, el notable químico que realizó en su laboratorio algunos experimentos sobre la naturaleza de los gases. Hooke se consideró el más afortunado de los jóvenes del mundo cuando Boyle le dio el puesto de ayudante de laboratorio para auxiliarlo en sus experimentos. Así nació entre los dos científicos una amistad cordial que duró toda la vida.

La primera misión de Hooke en el laboratorio de Boyle fue la de diseñar y crear una bomba a fin de comprimir el aire y producir el vacío. Boyle usó la bomba de aire construida ingeniosamente por Hooke para completar los experimentos que se tradujeron en la formulación de la ley de sus gases, la cual dice que el volumen de un gas es inversamente proporcional a su presión.

En 1665, Hooke fue nombrado profesor de geometría en el colegio de Gresham. En dicho plantel, en una pequeña torre sobre sus habitaciones, se encontraban los telescopios que construyó para observar los movimientos de las estrellas. Hooke se sentía satisfecho de vivir en este pacífico centro de cultura para el resto de su vida.

En 1667 fue designado topógrafo de la ciudad de Londres. Estos ingresos fijos le permitieron continuar su obra en la Sociedad Real.

En la época de Hooke, las proezas de Inglaterra, e inclusive su supervivencia, dependían de quien dominara los mares, y el dominio de la navegación en los días de los barcos de vela dependían de la habilidad para predecir con exactitud los cambios de tiempo. Hooke fue el fundador de la meteorología científica, pues ideó los instrumentos usados para registrar los cambios de las condiciones del tiempo y perfeccionó los métodos para registrar sistemáticamente la información obtenida. En la lista de instrumentos que inventó figuran el barómetro de cuadrante, un termómetro de alcohol, un cronómetro mejorado, el primer higrómetro, un anemómetro y un “reloj” para registrar automáticamente las lecturas de sus diversos instrumentos meteorológicos. La supremacía sobre los mares, que conservaría Inglaterra en las generaciones futuras, debió mucho al genio inventivo de Hooke.

Entre las muchas aportaciones de Hooke se encuentran las siguientes: fue el primero en formular la teoría de los movimientos planetarios como problema mecánico; tuvo un atisbo de la gravitación universal; ideó un sistema práctico de telegrafía; inventó el resorte espiral de los relojes y el primer cuadrante dividido con tornillos y construyó la primera máquina aritmética y el telescopio gregoriano. Sin duda, Hooke fue el mecánico más notable de su época.

Friedrich Theodor Schwann (1810-1882)

Friedrich T. Schwann nació en Neuss, cerca de Dusseldorf, el 7 de diciembre de 1810. Realizó sus primeros estudios en un colegio jesuita de Colonia. Comenzó los estudios de medicina en la Universidad de Bonn en 1829 donde fue discípulo de Johannes Müller; los continuó en Würtzburg, y Berlin donde se graduó en 1834. Sus años de aprendizaje transcurrieron bajo el dominio de la especulación romántica, que comenzó a declinar cuando éste entraba en su madurez científica; algo parecido les sucedería a von Baer, Fr. Wöhler, Justus Liebig, Johannes Müller, M. Schleiden, E.H. Weber, etc. Su tesis de doctorado se tituló De necessitate æris atmosphærici ad evolutionem pulli in ovo incubato, y mereció la admiración de los médicos. Descubrió la vaina o membrana que lleva su nombre, las fibras musculares estriadas de la porción superior del esófago, y varios hechos de índole fisiológica, que veremos más adelante. Trabajó sobre la fermentación describiendo gérmenes organizados en la levadura; la publicación de los resultados fue muy criticada por los químicos alemanes Friedrich Wölher y Justus von Liebig. Parece que este hecho influyó en su exilio.

No desempeñó puesto académico alguno en Alemania pero aceptó ser profesor de anatomía en la Universidad de Lovaina, en 1839. Más tarde, en 1848, se trasladó a Lieja, donde permaneció como profesor de fisiología y anatomía comparada hasta que se jubiló en 1880.

El nombre de Schwann se relaciona con el desarrollo de la teoría celular, que comenzó a edificarse durante la primera mitad del siglo XIX. A ello contribuyó, por un lado, la construcción de microscopios con lentes acromáticas y, por otro, la aplicación de este instrumento al estudio de los seres vivos. La teoría fibrilar, válida hasta entonces, pronto quedó obsoleta y fue sustituida por una nueva estequiología biológica.

En la constitución de esta teoría estuvieron implicados nombres como Purkinje, Johannes Müller, Schleiden y Schwann. El botánico Schleiden (1804-1881) estuvo más preocupado por el problema de la fitogénesis. La tesis de una coincidencia fundamental en la estructura y en el crecimiento de los animales y los vegetales fue obra de Th. Schwann, quien expuso sus hallazgos y sus ideas en el libro Mikroskopische Untersuchungen... (1839). Descubrió la estructura celular de la cuerda dorsal del renacuajo, del tejido embrionario del cerdo, de las hojas germinales del pollo. Así, llegó a la conclusión de que la célula es el elemento constitutivo de todo cuerpo viviente, sea éste vegetal o animal. En cuanto al origen de las mismas (citogénesis) pensó que se formaban en el seno de un primitivo blastema indeferenciado en torno al núcleo, que sería el primer elemento forme en la masa amorfa de ese blastema.

Surgieron así dos nuevas disciplinas, la citología o estudio de la célula en sí misma y la histología o ciencia de la estructura celular de los tejidos. Otros autores completaron más tarde la teoría celular.

Entre los hallazgos de tipo fisiológico, Schwann descubrió la pepsina en 1836. Estudió también la digestión intestinal; demostró la necesidad de la bilis en este proceso (1841). Comprobó que el embrión de los mamíferos necesitaba del oxígeno para su desarrollo. También fue uno de los creadores del concepto de metabolismo (Stoffwechsel) junto con Liebig. Fue asimismo uno de los primeros en estudiar la contracción muscular aplicando métodos físicos y matemáticos demostrando que la tensión de la contracción muscular varía con su longitud. Casi todas sus contribuciones tuvieron lugar mientras estuvo con Johannes Müller y trabajó con discípulos como Henle, Bischoff y Remak.

Aparte de persona muy discreta, fue un católico convencido e incluso sometió la aprobación de su obra Mikroskopische Untersuchungen... al arzobispo Malinas. Sin embargo, refutó los presuntos milagros del caso Louise Lateau.
Murió cuando visitaba a su hermana en Colonia el año 1882.

Características generales de las células.

Hay células de formas y tamaños muy variados. Algunas de las células bacterianas más pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de una micra o µm (1 µm es igual a una millonésima de metro) de longitud. En el extremo opuesto se encuentran las células nerviosas, corpúsculos de forma compleja con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios metros de longitud (las del cuello de la jirafa constituyen un ejemplo espectacular). Casi todas las células vegetales tienen entre 20 y 30 µm de longitud, forma poligonal y pared celular rígida. Las células de los tejidos animales suelen ser compactas, entre 10 y 20 µm de diámetro y con una membrana superficial deformable y casi siempre muy plegada.

Pese a las muchas diferencias de aspecto y función, todas las células están envueltas en una membrana —llamada membrana plasmática— que encierra una sustancia rica en agua llamada citoplasma. En el interior de las células tienen lugar numerosas reacciones químicas que les permiten crecer, producir energía y eliminar residuos. El conjunto de estas reacciones se llama metabolismo (término que proviene de una palabra griega que significa cambio). Todas las células contienen información hereditaria codificada en moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN); esta información dirige la actividad de la célula y asegura la reproducción y el paso de los caracteres a la descendencia. Estas y otras numerosas similitudes (entre ellas muchas moléculas idénticas o casi idénticas) demuestran que hay una relación evolutiva entre las células actuales y las primeras que aparecieron sobre la Tierra.

Diferencias entre las cèlulas

Diferencias de las células eucarióticas y procarióticas:

Células Eucarióticas

Las células en general son de mayor tamaño que las células procariotas; sus longitudes varían entre 10 m a 100m. Otra característica de suma importancia es la existencia de estructuras internas delimitadas por membranas, destacándose el núcleo en el que el material genético o ADN se halla organizado en cuerpos completo de nucleoproteínas llamadas cromosomas, En los procariotas el ADN es único y carece de proteínas asociada a el en cambio en las células eucariota existen mas de un cromosoma en los que se encuentran los genes. (esquena celular.)

MEMBRANA CELULAR:

Es una envoltura membranosa, a manera de bolsa, que contiene el citoplasma, Su función es seleccionar las sustancias que ingresaron o salen de las células. En las células vegetales, la membrana celular esta rodeada de una cubierta rígida constituida de una sustancia denominada "celulosa ".

El citoplasma:

Es la porción de protoplasma comprendida entre la membrana celular físicamente se presenta como un liquido viscoso, traslucido e incoloro (estado coloidal) Químicamente, esta formado esencialmente por agua y sales minerales (cloruros, carbonatos y fosfatos de sodio, calcio y magnesio) Así mismo, por compuestos o moléculas orgánicas (glucidos, proteínas, grasas y ácidos nucleicos)

El citoplasma esta constituido por una mezcla de sustancias que forman la matriz citoplasmática, e la que se hallan suspendidos los organoides (mitocondrias, ribosomas, etc. y algunas inclusiones no vivientes (glucogeno, gotas de grasa, urea, etc.)

ORGANOIDE DEL CITOPLASMA

Los organoides son pequeñas estructuras, con una morfología y función determinadas, que se encuentran en la matriz citoplasmática. Estos son las mitocondrias, los ribosomas, los lisosomas el centrosoma, el retículo endoplasma tico el complejo de golgi, las vacuolas y los plastidios.

NÚCLEO:

El núcleo es la parte de la célula que, por lo general, se ubica en el centro. Su tamaño es variable y está en relación con el tamaño y la actividad de la célula.

Puede tener formas diversas: esférica, ovoide, de huso, de herradura, etc.

En la mayoría de los casos sólo existe un núcleo por célula, a veces puede haber dos.

El aspecto que presenta el núcleo es diferente según se lo observe en el momento de su reproducción o fuera de ella. Está formado por:

• La envoltura nuclear que, pertenece al sistema vacular citoplasmático.

• El jugo nuclear, llamado también nucleoplasma o carioplasma, que es la matriz en la que se encuentran el nucleolo y la cromatina.

• El nucleolo está formado por fibrillas o grálunos constituidos por ARN ribosómico que, en el nucleolo, se asocia con proteínas para formar los ribosomas; éstos salen a través de los poros de la envoltura nuclear para participar en la elaboración de proteínas.

El nucleolo no es permanente porque aparece al finalizar la división celular y desaparece cuando ésta comienza. En algunas células pueden observarse varios nucleolos.

FORMAS, TAMAÑOS Y DURACIÓN DE LAS CELULAS:

La forma de las células es variada depende de la tensión superficial la viscosidad del protoplasma, la acción mecánica de las células vecinas, la consistencia de la membrana y de la función celular. Las células, por su forma pueden ser:

Las células tienen diversos tamaños, la mayoría son microscópicos, y solo se pueden observar con la ayuda del microscopio. Existen también células las que se pueden ver a simple vista, llamadas células macroscópica como los huevos de las aves y los reptiles, y ciertas fibras vegetales.

La unidad de medida de las células es la micra (m) que es igual ala milésima parte de milímetro (1m = 0,001 mm) Se emplea tan bien el manómetro (n m) =0,001m y e el Agstrom 1 Ä = 104 m = 10-7 mm.

Así, por ejemplo: las células óseas miden 12 - 25 m; espermatozoides : 45-50m; los glóbulos rojos: 7,5-8, 5m de diámetro; una bacteria: 2-3m; las neuronas: 100-200m; las fibras musculares estriadas; 5 cm; etc.

LA DURACIÓN de las células también es variable, Así. las células de la piel viven pocos días los glóbulos rojos viven hasta 4 meses , mientras que las neuronas , pueden durar toda la vida.

Clasificación de las células:

• MITOCONDRIAS. Son organoides de forma variadas esféricas, filiformes, abastonada) presentes en la celulas vegetales y animales.Su tamaño es de 7m de longitut por 0.5 de ancho.

Su número varían en relación con la actividad metabólica de la célula.

Cada mitocondrias esta formada por una doble membrana: externa lisa y otra

interna plegada, formado crestas mitocondrias. Su interior esta ocupado por

proteínas, enzimas, ATP (adenosin trifosfato), etc.

A las mitocondrias, se las considera como maquinas energéticas o maquinas

bioquímicas encargadas de suministrar energía y de realizar la síntesis del ATP.

• RIBOSOMAS. Son órgano idees de 150 Á a 230 A de diámetro. Presentan forma mas o menos esféricas. Se encuentran distribuidos libremente en la matriz citoplasmática o adheridos alas membranas del retículo endoplasma tico. Químicamente están constituidos por ARN (ácido ribonucleicos) y proteínas.

Tienen por función realizar la síntesis o formación de proteínas y enzimas.

• LISOSOMA Son partículas de forma ovoide rodeadas de una membrana, cuyo tamaño varia entre el de las mitocondrias y los ribosomas solo se encuentran en células animales. Químicamente contienen numerosas enzimas digestivas que hidrolizan y digieren las moléculas orgánicas de la células (glucidos proteínas, ácidos nucleicos) por lo que se les considera como el centro de la digestión de la célula.

• CENTROSOMA o CENTRO CELULAR Se observa solo en las células animales y en ciertos vegetales inferiores. Esta ubicado cerca del núcleo coincidiendo con el eje longitudinal de la célula. Esta ubicado cerca del núcleo coincidiendo con el eje longitudinal de la célula. Esta rodeado de una zona condensada de citoplasma llamada centrósfera, que contienen una serie de tubulos, agrupados en pares llamados centríolos.

El centrosoma, fisiológicamente esta relacionado con la formación del huso

acromático durante la división de la célula o mitosis. O determinando en cierta

forma el plano de división, al termino de la división del citoplasma o

citocinesis. Desaparece el centrosoma.

• RETÍCULO ENDOPLASMATICO. Es un complejo sistema de tubulos y grandes sacos aplanados (sistemas), comunicados entre si y delimitados por membranas de núcleo. De acuerdo ala presencia o no de ribosomas, se divide en: retículo endoplasma tico liso y retículo endoplasma tico rugoso o granular, respectivamente. El retículo endoplasma tico desempeña las siguientes funciones.

• Realiza el intercambio de materia entre la matriz y la cavidad interna.

• Interviene en la síntesis de proteínas, debido a su relación con los

• ribosomas.

La Vacuola

1)- Las vacuolas que se encuentran en las células vegetales son regiones rodeadas de una membrana "tonoplasto" o "membrana vacuolar" y llenas de un líquido muy particular llamado "jugo celular".

La célula inmadura contiene una gran cantidad de vacuolas muy pequeñas que aumentan de tamaño y se van fusionando en una sola y grande, a medida en que la célula va creciendo. En la célula madura, el 90 % de su volumen puede estar ocupado por una vacuola, con el citoplasma reducido hacia una capa muy estrecha apretada contra la pared celular.2)- Desde hace mucho tiempo se ha considerado que las vacuolas se forman del retículo endoplasmático. Cuando se dieron cuenta de que éstas eran muy parecidas a los lisosomas de las células animales empezaron a estudiar más a fondo para poder llegar a la conclusión de que si las vacuolas de por lo menos algunas de las células vegetales tenían origen similar al de los lisosomas animales.La formación de los lisosomas está asociado a una región del citoplasma muy especializada llamada GERL, formado por el Complejo de Golgi, el retículo endoplasmático y los lisosomas. Recientemente, esta
asociación de membranas se ha encontrado en algunas células vegetales, por eso de que el origen se asocia con el de los lisosomas animales.3)- Como dije anteriormente, del lado interno del tonoplasto, en el jugo celular, se encuentran una gran cantidad de sustancias. La principal de ellas es el agua, junto a otros componentes que varían según el tipo de planta en la que se encuentren. A demás de agua, las vacuolas contienen típicamente sales y azúcares, y algunas proteínas en disolución.

Debido al transporte activo y retención de ciertos iones en el interior de la vacuola que hace el tonoplasto, los iones se pueden acumular en el líquido vacuolar en concentraciones muy superiores a las del citoplasma exterior. A veces la concentración de un determinado material es suficientemente grande como para formar cristales.

Éstos están formados de oxalato de calcio pueden adoptar distintas formas: Drusas, con forma de estrellas; y Rafidios, con forma de agujas. Algunas vacuolas son ácidas, como por ejemplo la de los cítricos.

-La vacuola, es a menudo un lugar de concentración de pigmentos. Los colores azul, violeta, púrpura, rojo de las

células

vegetales se deben, usualmente, a un

grupo de pigmentos llamados

antociáninas (responsables de las

coloraciones de frutas y verduras).

-RAFIDIOS DRUSAS.

4)- Gracias al contenido vacuolar y al tamaño, la célula, a parte de satisfacer el consumo de nitrógeno del citoplasma, consigue una gran superficie de contacto entre la fina capa del citoplasma y su entorno. El incremento del tamaño de la vacuola da como resultado también el incremento de la célula. Una consecuencia de esta estrategia es el desarrollo de una presión de turgencia, que permite mantener a la célula hidratada, y el mantenimiento de la rigidez del tejido, unas de las principales funciones de las vacuolas y del tonoplasto.

Otras de las funciones es la de la desintegración de macromoléculas y el reciclaje de sus componentes dentro de la célula. Todos los orgánulos celulares, ribosomas, mitocondrias y plastidios pueden ser depositados y degradados en las vacuolas. Debido a su gran actividad digestiva, son comparadas a los orgánulos de las células animales denominados lisosomas.

También aíslan del resto del citoplasma productos secundarios tóxicos del metabolismo, como la nicotina (un alcaloide).

5)- La relación entre la función de la vacuola y la pared celular es que la segunda limita el tamaño del protoplasto y lo protege de una posible rotura debida al aumento de volumen provocado por la entrada de agua a la vacuola.

 6)- En el microscopio fotónico se puede observar la célula vegetal, y en ella plastidios (cloroplastos, amiloplastos, etc.) y refiriéndose a la vacuola, no se puede divisar su membrana (tonoplasto), pero se deduce su ubicación porque se pueden ver las cristalizaciones (drusas y rafidios) de algunas sustancias que componen el jugo celular.

Bibliografía:

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• Biología, Claudia A. Ville, Editorial Universitaria de Buenos Aires, 1984 Editorial Universitaria de Buenos Aires. Sociedad de Economía Mixta.

Célula.

Teoría celular.

Características de las celulas.

Membrana celular.

Diferencias entre las celulas eucariotas y procariotas.

Clasificación de las celulas.

Núcleo.

Citoplasma.

Forma tamaño y duración de las celulas.

Hook y schwann.

Clasificación de las células. Pág. 37