3. LA CÉLULA

La célula es la unidad atómica y fisiológica de los seres vivos; todos los organismos están compuestos por células y toda célula procede por división de otra preexistente. Divide a los seres vivos en seres procariantes (reino moneras) y eucariontes (reinos protoctistas, hongos, plantas y animales).

3.1. Estructura de la célula procariota

Carecen de núcleo, es decir, el ADN no está rodeado por una membrana y de muchos orgánulos propios de la célula eucariota. Su estructura es:

• Están siempre presentes:

• El ADN: contiene la información genética.

• La pared celular: la composición de ésta es una característica que permite diferenciar dos grandes grupos de moneras. Forma una barrera, que evita posibles daños.

• Ribosomas: intervienen en la síntesis de proteínas.

• Granulos de reserva

• Membrana celular: su estructura, composición y función es similar a las de las células eucariotas.

• Presentes en ocasiones

• Flagelos: interviene en el desplazamiento.

• Mesosomas: proyecciones hacia el interior de la membrana plasmática. Interviene en el intercambio de sustancias con el exterior y en la división celular.

• Cápsula: protege y evita la pérdida de humedad. Las bacterias con cápsula son más virulentas.

• Plásmido: es una molécula de ADN independiente del cromosoma bacteriano que contiene información para la resistencia a antibióticos.

Formas bacterianas

Se distinguen 5:

• Cocos bacterias esféricas

• Bacilos forma cilíndrica

• Vibrios cilíndricos, cortos y curvos - forma de coma-.

• Espirilos largos, como serpientes; se desplazan por movimientos ondulares.

• Espiroquetas alargadas en espiral y avanzan a modo de sacacorchos.

Los cocos pueden presentarse agrupados en pares, que pueden ir encapsulados (diplococos), en racimos (estafilococos) o formar cadenas arrosadas (estreptococos). También, bacilos que habitualmente se presentan aislados (Salmonella typhy) pueden formar cadenas.

3.2 Estructura de la célula eucariota

Todas las células eucarióticas tienen un auténtico núcleo, ya que el material genético está rodeado por una membrana que lo aísla del citoplasma, y cuentan como una serie de orgánulos comunes y una red de filamentos proteicos que forman el citoesqueleto.

• Diferencias entre célula animal y vegetal

• Célula: la animal con centriolos, la vegetal sin ellos; función: organizan las estructuras microtubulares. Intervienen en la división celular.

• Vacuolas: animal sin ellas o con vacuolas de pequeño tamaño y escosas; la vegetal con grandes vacuolas (incluso 1 sola) o muchas de poco tamaño; Función: almacenan sustancias.

• Plastos: animal sin ellos, vegetal con ellos; almacenan y sintetizan sustancias; realizan la fotosíntesis.

• Pared celular: animales sin ella, vegetales con ella; da protección y rigidez a la célula.

• Orgánulos comunes a las células animal y vegetal

• Membrana plasmática: capa de proteínas y fosfolípidos que aísla a la célula del entorno, y controla el intercambio de sustancias con el exterior. El retículo endoplasmático y las mitocondrias también son lipoproteicas.

• Núcleo: forma variada. Habitualmente esférico y único, y está limitado por una doble membrana llena de poros. Contiene la cromatina y el nucléolo. El ADN del núcleo dirige la síntesis de proteínas y es el protagonista en la división celular.

• Mitocondria: orgánulo bimembranoso, cuya membrana interna está plegada y constituye las crestas mitocondriales. Su espacio interior ->matriz. Alberga una molécula de ADN circular.

• Peroxisomas: estructuras aisladas por membranas que contienen enzimas capaces de transformar y degradar sustancias. Lisosomas: orgánulos membranosos, originados en el aparato del Golgi. Contienen enzimas y constituyen un complejo digestivo de la célula. Son el medio para eliminar secreciones.

• Retículo endoplasmático: conjunto de membranas que rellenan el interior del citoplasma. Puede ser rugoso (RER) con ribosomas, su misión es intervenir en la síntesis de proteínas; o liso (REL) sin ellos, actúa como sistema de transporte, almacenamiento y síntesis de sustancias.

• Aparato de Golgi: conjunto de sáculos aplastados comunicados entre sí y con otras parte del retículo por medio de vesículas de transición; algunas de éstas emergen son los lisosomas, y su misión es la de “empaquetar” los enzimas para la digestión celular y funciones secretoras en células animales, vegetales y fúngicas.

• Citoplasma y citoesqueleto: plasma->parte situada entre el núcleo y la membrana plasmática que contiene el agua y las sustancias disueltas en él (citosol). Esqueletoconjunto de filamentos y estructuras de naturaleza proteica . da forma a la célula y está relacionado con el movimiento celular.

• Ribosomas: orgánulos formados por dos subunidades macizas de ARN y proteínas que intervienen en las síntesis de proteínas.

6.4 LA VIDA: ORIGEN Y FORMAS DE ORGANIZACIÓN

La enorme diversidad de seres vivos presenta una unidad fundamental: todos están compuestos por las mismas unidades moleculares, comparten muchos procesos metabólicos y están constituidos por células similares. Esto permite pensar en un origen común.

6.4.1 Interpretaciones del origen de la vida

Son muy numerosas, y se pueden reunir en 4 grandes teorías:

• Origen sobrenatural el origen de lo vivo se debe a uno o varios actos directos de creación divina.

• Generación espontánea en determinadas condiciones, los seres vivos surgen a partir de la materia inanimada.

• Teoría de la panspermia supone una distribución universal de gérmenes vivos. La aparición de la vida sobre la Tierra podría explicarse si se supiera cómo llegó al planeta.

Evolución química y celular actualmente es la más admitida. Mantiene que las distintas formas vitales existentes en la Tierra se han originado mediante un proceso de evolución química y biológica. A partir de materia inerte, en un momento en el que las condiciones de la Tierra eran muy distintas a las actuales, en un proceso que se puede resumir en 3 etapas:

A partir de los gases de una atmósfera muy distinta de la actual, se produjeron las primeras moléculas orgánicas, que se depositaron en el océano primitivo.

Estas moléculas se enlazaron formando polímeros. Algunas pudieron tener capacidad de replicación.

Las moléculas se organizaron en entidades separadas del medio por membranas (protocélulas) y comenzó la evolución que originó, primero, las células procariotas y, después, las eucariotas.

6.4.2 La evolución química y biológica según Oparin

Oparin propuso que la vida pudo surgir en nuestro planeta hace 3.500 millones de años, en las siguientes condiciones:

En una atmósfera reductora (CH4, NH4, H, vapor de agua), y gracias a la energía se pudieron sintetizar sustancias orgánicas que, en el medio acuoso, formaron un caldo primitivo.

A partir de moléculas orgánicas elementales, se formaron otras más complejas, las macromoléculas.

Las macromoléculas constituyeron coarcevados (conjunto de macromoléculas) que evolucionaron hasta formar protocélulas con una membrana que las separaba del medio externo.

Experimentos que apoyan la hipótesis de Oparin

La síntesis prebiótica de moléculas orgánicas mediante su famoso experimento de simulación, que consistió en reproducir las supuestas condiciones que se dieron en la Tierra primitiva.

Otras soluciones al problema de la síntesis orgánica

El descubrimiento de los aas, hidrocarburos y otros compuestos orgánicos en meteoritos denominados condritas carbonáceas ha inspirado la teoría del impacto, según la cual las moléculas orgánicas llegaron a la Tierra en el seno de meteoritos. El problema es que el enorme calor generado en el impacto pudo destruir las moléculas orgánicas.

6.4.3. LAS PROTOCÉLULAS

Eran estructuras que disponían de cierta organización interna que les permitía automantenerse y reproducirse y poseían una membrana que les independizaba del medio.

6.4.4. ORIGEN Y EVOLUCIÓN CELULAR

Hoy día se acepta que el antepasado común de todas las células fue una unidad viviente primitiva que Carl denominó progenote, y que sería una estructura muy simple con procesos de transcripción y traducción rudimentarios. Su evolución originaría los distintos tipos de células procariotas.

La teoría que explica la evolución de las células procariotas hacia células eucariotas es la llamada teoría de la endosimbiosis.

LA TEORÍA DE LA ENDOSIMIBIOSIS

Una célula procariota de gran tamaño con capacidad de fagocitosis pudo engullir aerobias, que, en vez de ser destruidas, sobrevivieron en simbiosis hasta depender de ella y constituir las mitocondrias. Por un proceso similar pudieron formarse los cilios, flagelos y centriolos a partir de bacterias del tipo espiroquetas, y los cloropastos a partir de cianobacterias.

El mundo del ARN

Se han formulado distintas hipótesis para explicar cómo se originó y cuál fue la primera molécula con capacidad de autorreplicación presente en las cianobacterias. La primera “estructura viva” estaría constituida por ARN con capacidad de autorreplicación. Después, el ARN sería sustituido por ADN, molécula más estable y más capacitada para acumular la información genética.

4.3 El origen de la pluricelularidad

Para lograrla, los organismos unicelulares deben presentar una gran superficie. A medida que la célula aumenta de tamaño, disminuye esta relación. Esto pone límites al tamaño de los organismos unicelulares; la solución es la pluricelularidad.

Cuando un organismo consta de muchas células, se alcanza el nivel de organización pluricelular.

El paso de la unicelularidad a la pluricelularidad se explica así: el conjunto de descendientes idénticos de una célula constituye un clon. En algún momento de la evolución, debió permanecer unido. Las células de la periferia quedaron expuestas al ambiente, quedaron aisladas del entorno. La selección natural favorecería unidades funcionales de este tipo y así surgieron las colonias. A partir de ellas, grupos de células se diferenciarían, especializándose en distintas funciones, apareciendo org.pluricelular.

Formas de vida

Todos los organismos están formados por células. A pesar de la gran diversidad de organismos, pueden agruparse en cinco categorías: moneras, protoctistas, hongos, plantas y animales.

Los virus no se clasifican como seres vivos, ya que no tiene estructura celular.

Organismos vivos

• Procariotas

Moneras: bacterias y cianobacterias (verdeazuladas) autótrofas o heterótrofas, móviles o no.

• Eucariotas

Protoctistas: incluye alga y protozoos.

Hongos: heterótrofos. Dirigen el alimento de forma externa y absorben los productos de esta digestión.

Plantas: autótrofos.

Animales: heterótrofos.

---- Virus (no celulares)

6.5 LA EVOLUCIÓN Y LAS TEORÍAS EVOLUTIVAS

Se desarrollan teorías acerca de la evolución, para comprender cómo las especies cambian continuamente, de manera que algunas se extinguen y otras aparecen.

6.5.1 Teorías preevolucionistas.

• Fijismo-creacionismo sostiene que las especies permanecen con apariencia invariable desde su origen.

• Transformismo las especies derivan unas de otras por transformación.

• Catastrofismo los fósiles eran restos de seres vivos que se habían extinguido a causa de algún cataclismo, con lo que los fósiles eran restos de especies extenguidas

• Uniformismo o actualismo los acontecimientos del pasado de la Tierra fueron causados por la acción de fuerzas idénticas a la que operan en la actualidad.

6.5.2 Teorías evolucionistas

• Lamarckismo

Las ideas de Lamarck se pueden sintetizar en puntos:

Los organismos más simples surgen por generación espóntanea.

En todos los organismos existe un impulso interno que les lleva, hacia una mayor complejidad. Por este uso o desuso se produce la formación, el desarrollo, la debilitación, la atrofia o la desaparición de dichos órganos. De aquí la frase “ la función crea el órgano.”

Estas alteraciones son conservadas por los descendientes, siendo heredables. Esto se conoce como herencia de los caracteres adquiridos.

• El darvinismo

El naturalista Charles Darwin publicó su obra donde se recogen los argumentos siguientes:

El mundo no es estático. Las especies cambian continuamente: con el paso del tiempo, algunas se extinguen y otras nuevas aparecen. Cuanto más antiguas son las formas, más diferentes son de las actuales.

El proceso de cambio es gradual y continuo.

Los organismos que presentan semejanzas están emparentados. Y descienden de un antepasado común. De esta manera es posible remontarse hasta un origen único de la vida.

El cambio evolutivo resulta del proceso de selección natural.

La selección natural

Según Darwin, este proceso consta de dos partes:

• La producción de variabilidad en cada generación de organismos.

Los descendientes de una especie presentan variaciones entre sí, que en unos casos serían heredables y en otros no. Hay dos tipos de diferencias heredables: las condicionadas por la acción directa del medio; y las espóntaneas (aparición dentro de un medio de alguien con las patas cortas). Permitiendo a los seres vivos a acomodarse a los cambios del medio. No tiene en cuenta las mutaciones.

• La selección de los más aptos a través de la supervivencia en la lucha por la existencia. Únicamente sobreviven aquellos individuos más eficaces a la hora de proporcionarse alimentos, que son los que presentan mayores aptitudes para reproducirse y los que transmiten a sus hijos los caracteres favorables.

6.5.3 Las teorías actuales

Durante los 50 aparece la teoría sintética de la evolución o neodarvinismo.

Neodarvinismo

Es enriquecida y revisada por investigadores; y sus postulados pueden resumirse en:

• Considera la herencia de los seres vivos, no como individuos aislados, sino como miembros de las poblaciones, no siendo las poblaciones naturales genéticamente uniformes, ocultando gran cantidad de genes, no expresados en el fenotipo al estar enmascarados por otros dominantes. Al expresarse estos genes, los individuos que los portan suelen tener una posición desventajosa y son eliminados por la selección natural, salvo que un cambio ambiental les favorezca. Las variaciones postuladas por Darwin no son debidas a las acción del medio, sino que son mutaciones aparecidas al azar y escogidas por selección natural.

• El proceso de transformación de una especie en otra se lleva a cabo de manera gradual, de acuerdo con el modelo darvinista.

Pruebas de la anatomía comparada

En los animales, distintas especies se constituyen en algunas de sus partes de igual manera, apoyando esto la homología entre órganos de igual origen y de desarrollo común durante cierto tiempo. Ejemplo básico son los órganos homólogos y vestigiales.

Órganos análogos: éstos órganos presentan semejanzas por desempeñar una misma función, pero que tienen un origen totalmente diferente y no corresponden a un mismo plan estructural.

Órganos homólogos: tienen la misma estructura básica, la misma relación con otros órganos y el mismo tipo de desarrollo embrionario. Los órganos vestigiales son org. Homólogos que no realizan ninguna función y que están presentes en los individuos, generación tras generación, lo que indica el parentesco evolutivo de estos con otros seres vivos.

Pruebas embriólogicas

Hay grandes similitudes en la anatomía de los embriones de los grandes grupos de vertebrados, encontrándose en todas las especies los mismos caracteres ancestrales, que desaparecen durante el desarrollo embrionario.

Pruebas paleontológicas

La paleontología se ocupa del estudio de los fósiles.

Debido a lo limitado del resto del fósil, se han encontrado numerosos eslabones entre dos tipos de seres distintos. A partir de los fósiles se han podido reconstruir numerosas historias evolutivas; y con el estudio de éstas se ha comprobado la complejidad de las estructuras animales a lo largo del tiempo.

Pruebas de la bioquímica comparada

Que todos los seres vivos se compongan de las mismas moléculas hace pensar un origen común. También, los ácidos nucleicos presentan la misma estructura, y las proteínas se componen de los mismos aas. Si se comparan en dos especies la secuencia de aas. De una proteínao o la secuencia de nucleótidos de su ADN, se encuentran mayores o menores similitudes en función de su grado de parentesco evolutivo.