Célula Unidad de Vida

CÉLULA UNIDAD DE VIDA Sector: Biología Profesores:

Horas pedagógicas: pedagógicas: 2 hrs. Nivel: Fecha:

Nombre:____________________________Curso:________________  I. UNIDAD 1 : Estructura y función de la célula II. EJE : Estructura y función de los seres vivos III. APRENDIZAJE ESPERADO:  

Reconoce que la compartimentalización de las células eucariontes es clave para la función celular. Describe investigaciones científicas clásicas o contemporáneas relacionadas con la teoría celular.

La Teoría Celular El descubrimiento y el estudio de la célula solo fue posible gracias a la invención del microscopio óptico.  Aunque no existe acuerdo sobre quién fue el inventor del microscopio, microscopio, las primeras publicaciones biológicas importantes basadas en estudios que utilizaban este instrumento aparecieron a mediados del siglo XVII: En 1660, Malpighi describió el funcionamiento de los capilares sanguíneos y en 1665 Robert Hooke publicó su obra Micrographia. Fue precisamente este último investigador quien acuñó el concepto de célula  (del latín cellulae, que significa pequeño compartimiento o celda) para denominar a las múltiples y diminutas cavidades, cavidades, similares a las celdillas de un panal, que observó, a través del microscopio, en la corteza del alcornoque (árbol del corcho). Sin embargo, Hooke solo observó células muertas (paredes celulares), por lo que no logró apreciar estructuras en su interior. Posteriormente, otros investigadores comprobaron que las células también estaban presentes en los tejidos vivos y se  observaban llenas de líquido.

Fuente: www.biologia.arizona.edu Las observaciones, que condujeron a la formulación de la Teoría Celular, se hicieron utilizando microscopios ópticos, ópticos, muy rudimentarios en un comienzo. Con la invención del microscopio electrónico, a mediados del siglo XX, fue posible conocer los detalles de la ultraestructura celular (estructura de los organelos y de componentes tan pequeños como los ribosomas). En los años sucesivos, el mejoramiento del microscopio óptico, el desarrollo de técnicas de tinción y las numerosas investigaciones llevadas a cabo en relación con la estructura y el funcionamiento celular, condujeron a la formulación de la Teoría Celular , que es una de las bases sobre las que se sustenta la Biología. Esta teoría fue enunciada en 1838 por dos biólogos alemanes: el botánico Matthias Schleiden y el zoólogo Theodor Schwann. Inicialmente, la Teoría Celular planteaba que la célula es la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos, es decir, todos los seres vivos están formados por células, las que tienen la misma estructura esencial y representan la parte más pequeña de la materia viva que puede realizar las funciones básicas de la vida, como producir energía y reproducirse. Posteriormente, la teoría celular fue extendida por Rudolf Virchow, quien, en 1855, postuló que las células se originaban solo a partir de otras células preexistentes. Esta aseveración descartó descartó los postulados de la generación espontánea, una idea que había prevalecido por muchos siglos, desde los tiempos de Aristóteles y que suponía que la materia viva se podía generar a partir de materia inerte. Años más tarde, en 1880, August Weismann agregó que todas las células existentes actualmente tienen un origen común. Esta idea se fundamenta en la similitud de características estructurales y moleculares que comparten las células de todos los seres vivos, lo que llevó a plantear que es posible rastrear su origen a partir de un ancestro común hasta tiempos remotos. En términos muy concisos, la teoría celular establece, establece, entonces,

que la célula es la unidad un idad estructural, funcional y de origen de los seres vivos.

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TIPOS DE CÉLULAS ESTRUCTURA CELULAR

Como vimos anteriormente, todos los seres vivos, desde los más simples hasta los más complejos y desde los más pequeños hasta los más grandes, están formados por células que son similares en estructura y función. De acuerdo a las características estructurales de las células, se reconocen dos tipos: las células procarióticas, que carecen de núcleo y organelos, y las células eucarióticas, que poseen tanto núcleo como organelos. Las células procarióticas surgieron antes que las eucarióticas, hace unos 3.500 m illones de años. Dentro de la gran diversidad de seres vivos que existen en la naturaleza, hay algunos formados por células eucarióticas y otros por células procarióticas; algunos formados por una sola célula (unicelulares) y otros formados por muchas células (multicelulares).

EUCARIONTE VEGETAL PROCARIONTE

EUCARIONTE ANIMAL

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FUNCIÓN DE LOS ORGANELOS A. ORGANELOS MEMBRANOSOS Las células eucariotas presentan un complejo sistema de membranas internas que llega a ocupar la mitad de la célula. Es el sistema endomembranoso que divide la célula en diversos compartimentos (ap. Golgi, retículo endoplasmático, vesículas, lisosomas, etc.). En cada uno de ellos se realiza una función específica, una reacción bioquímica vital para el correcto funcionamiento de la célula. Muchos de los orgánulos celulares están interrelacionados y complementan su función. Existen dos tipos de compartimentos, además de los del sistema endomembranoso que muestran una doble membrana y son orgánulos productores de energía: mitocondrias y cloroplastos. A1. El retículo endoplasmático es un sistema membranoso cuya estructura consiste en una red de sáculos aplanados o cisternas, sáculos globosos o vesículas y túbulos sinuosos que se extienden por todo el citoplasma y comunican con la membrana nuclear externa. Dentro de esos sacos aplanados existe un espacio llamado lúmen que almacena las sustancias. Existen dos clases de retículo endoplasmático: R.E. rugoso (con ribosomas adheridos) y R.E. liso (libres de ribosomas asociados). Su función primordial es la síntesis de proteínas, la síntesis de lípidos constituyentes de membrana y la participación en procesos de detoxificación de la célula. A2. El aparato de Golgi forma parte del sistema membranoso celular. Está formado por una estructura de sacos aplanados o cisternas (dictiosoma) acompañados de vesículas de secreción. Se sitúa próximo al núcleo y en células animales rodeando al centríolo. Las cisternas poseen una cara cis y otra trans, con orientaciones diferentes. La cara cis se orienta hacia el RER y la trans hacia la membrana citoplasmática. Las conexiones entre cisternas se realizan por vesículas de transición. Las funciones del Ap. De Golgi son diversas: desempeña un papel organizador dentro de la célula, participa en el transporte, maduración, clasificación y distribución de proteínas, termina la glucosilación de lípidos y proteínas y sintetiza mucopolisacáridos de la matriz extracelular de células animales y sustancias como pectina, celulosa y hemicelulosa que forman la pared de las vegetales A3. Los lisosomas son vesículas procedentes del Ap. De Golgi que contienen enzimas digestivas como hidrolasas ácidas. Tienen una estructura muy sencilla, basada fundamentalmente en una membrana plasmática que almacena en su interior las proteínas. La cara interior de la membrana está muy glucosilada para impedir el ataque de las propias enzimas de su contenido interno. Su función consiste en realizar la digestión de la materia orgánica, rompiendo enlaces fosfoestéricos y liberando grupos fosfato con su enzima principal la fosfatasa ácida. Necesitan un Ph de entre 3-6 por lo tanto meten protones hacia su interior gastando ATP. A3. Las vacuolas son vesículas constituidas por una membrana plasmática en cuyo interior existe fundamentalmente agua. Cuando además de agua existen otras sustancias de forma predominante se llaman inclusiones.Se forman a partir del retículo endoplasmático, del aparato de Golgi o de invaginaciones de la membrana plasmática. En animales suelen ser pequeñas y se llaman vesículas.Sus funciones son: acumular agua aumentando el volumen de la célula sin aumentar el tamaño del citoplasma ni su salinidad; almacenar sustancias energéticas, tóxicas, venenos, sustancias de desecho, etc. Constituyen el medio de transporte de sustancias entre orgánulos del sistema endomembranoso. En células animales existen además vacuolas fagocíticas, pinnocíticas y pulsátiles. A4. Los peroxisomas son orgánulos similares a los lisosomas pero que contienen, en vez de hidrolasas, enzimas oxidasas como la peroxidasa y la catalasa. Su función es participar en reacciones metabólicas de oxidación como las de las mitocondrias; sibn embargo, en los peroxisomas la energía resultante se disipa en forma de calor y no de energía de síntesis de ATP A5. En los organismos heterótrofos, las mitocondrias son fundamentales para la obtención de la energía. Son organelos de forma elíptica, están delimitados por dos membranas, una externa y lisa, y otra interna, que presenta pliegues, capaces de aumentar la superficie en el interior de la mitocondria. Poseen su propio material genético llamado DNA mitocondrial. 3 Mitocondria vista bajo microscopio electrónico

La función de la mitocondria es producir la mayor cantidad de energía útil para el trabajo que debe realizar la célula. Con ese fin, utiliza la energía contenida en ciertas moléculas. Por ejemplo, tenemos el caso de la glucosa. Esta molécula se transforma primero en el citoplasma y posteriormente en el interior de la mitocondria, hasta CO2 (anhídrido carbónico), H2O (agua) y energía. Esta energía no es ocupada directamente, sino que se almacena en una molécula especial llamada ATP (adenosin trifosfato). El ATP se difunde hacia el citoplasma para ser ocupado en las distintas reacciones en las cuales se requiere de energía. Al liberar la energía, el ATP queda como ADP (adenosin difosfato), el cual vuelve a la mitocondria para transformarse nuevamente en ATP. La formación del ATP puede representarse mediante la siguiente reacción química:

Energía ADP + P + ----------------> ATP (P = fosfato) Esta reacción permite almacenar la energía. En tanto, el proceso inverso, de liberación de energía, es:

ATP

----------------> ADP + P + Energía

B. ORGANELOS NO-MEMBRANOSOS

B1. El citoesqueleto aparece en todas las células eucariotas. La composición química es una red de fibras de proteína (microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos). Sus funciones son mantener la forma de la célula, formar pseudópodos, contraer las fibras musculares, transportar y organizar los orgánulos celulares.

B2. El centrosoma, centríolos o centro celular es exclusivo de células animales. Está próximo al núcleo y es considerado como un centro organizador de microtúbulos. La estructura consta de una zona interior donde aparece el diplosoma, formado por dos centríolos dispuestos perpendicularmente entre sí. Este diplosoma está inmerso en un material pericentriolar que es el centro organizador de microtúbulos. Así en él se disponen microtúbulos que parten radialmente y que se llaman aster. Cada centríolo consta de 9 grupos de 3 microtúbulos que forman un cilindro. Este cilindro se mantiene gracias a unas proteínas que unen los tripletes. Su función es organizar los microtúbulos. De él se derivan estructuras de movimiento como cilios y flagelos y forma el huso acromático que facilita la separación de las cromátidas en la mitosis. B3. Los ribosomas son estructuras globulares, carentes de membrana. Están formados químicamente por varias proteínas asociadas a ARN ribosómico procedente del nucléolo. Pueden encontrarse libres en el citoplasma o adheridos a las membranas del retículo endoplasmático. Unas proteínas (riboforinas) sirven de nexo entre ambas estructuras. Su función consiste únicamente en ser el orgánulo lector del ARN mensajero, con órdenes de ensamblar los aminoácidos que formarán la proteína. Son orgánulos sintetizadores de proteínas.

Fuente: http://www.anatomiahumana.ucv.cl/biologia/top9.html

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ACTIVIDADES ÍTEM DE COMPLETACIÓN

1. Completa los siguientes cuadro comparativos marcando con una X, si las células poseen el organelo. Organelos

Procarionte

Eucarionte

Eucarionte Animal

Eucarionte Vegetal

Ribosomas Membrana citoplasmática Retículo Rugoso y liso ADN Carioteca Mitocondrias Citoplasma Citoesqueleto

Organelos Ribosomas Membrana citoplasmática Retículo Rugoso y liso ADN Carioteca Mitocondrias Citoplasma Citoesqueleto Centríolos Pared celular

2. Observa el siguiente esquema de una célula animal e indica el nombre y función de las estructuras señaladas.

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ÍTEM DE TÉRMINOS PAREADOS 1. ¿En cuál(es) de las siguientes estructuras celulares es posible encontrar enzimas? I. Lisosomas II. Núcleo III. Cloroplastos IV. Citoplasma  A. Solo I B. Solo II C. Solo III D. Solo I, II y III E. I, II, III y IV 2. ¿Cuál de las siguientes asociaciones es INCORRECTA?  A. RER - Síntesis de polipéptidos B. REL - Síntesis de subunidades ribosomales C. Mitocondrias - Degradación de glucosa D. Aparato de Golgi - Modificación de proteínas para secreción E. Vacuola - Depósito de materiales de reserva 3. ¿Cuál(es) de las siguientes características es(son) propia(s) del citoplasma de una célula vegetal?: I. Contiene ribosomas en suspensión. II. En él se ubican los centríolos. III. Aloja a los organelos celulares. IV. Está atravesado por el citoesqueleto.  A. Solo I B. Solo III C. Solo I y II D. Solo I, III y IV E. I, II, III y IV 4. Los tejidos corresponden a uno de los niveles de organización de los organismos multicelulares. Un tejido está formado por: I. Un conjunto de células de un mismo o de diferente tipo celular. II. Un conjunto de células originadas desde un mismo tejido embrionario. III. Un conjunto de células que comparten un mismo citoplasma.  A. Solo I B. Solo II C. Solo III D. Solo I y II E. I, II y III

5. Uno de los postulados de la Teoría Celular es el siguiente:  A. Todos los seres vivos están formados por el mismo tipo de célula. B. Hay organismos unicelulares y otros pluricelulares. C. Todas las células se originan de otra(s) preexistente(s). D. Todas las células poseen núcleo. E. Solo animales y vegetales están formados por células.

6. ¿Cuáles de las siguientes estructuras subcelulares están involucradas en la síntesis y procesamiento de una enzima de exportación?: I. Ribosomas II. Retículo endoplasmático liso III. Retículo endoplasmático rugoso IV. Aparato de Golgi  A. Solo I B. Solo I y II C. Solo III y IV D. Solo I, III y IV E. I, II, III y IV 7. En una célula eucarionte encontramos organización membranosa en I. el retículo endoplasmático. II. los ribosomas. III. Los lisosomas.  A. Sólo I. B. Sólo II. C. Sólo III. D. Sólo I y III. E. Sólo II y III 8. Las células animales se diferencian de las vegetales en cuanto a la presencia de I. pared celular. II. centríolos. III. mitocondrias.  A. Sólo I. B. Sólo II. C. Sólo I y II. D. Sólo II y III. E. I, II y III. 9. Los peroxisomas son organelos que I. generan radicales libres. II. neutralizan el peróxido de hidrógeno. III. hidrolizan cuerpos extraños.  A. Sólo I. B. Sólo II. C. Sólo III. D. Sólo I y III. E. Sólo II y III. 10. Respecto a la membrana plasmática, es correcto afirmar que I. está constituida por una bicapa lipídica. II. las proteínas son parte de su organización. III. es selectiva al paso de moléculas.  A. Sólo I. B. Sólo II. C. Sólo I y II. D. Sólo II y III. E. I, II y III

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11. “Componente estructural, indispensable de la membrana celular, aunque esta sustancia se relaciona con arteriosclerosis en el ser humano”. Esta descripción corresponde a:  A. Mielina B. Cortisol C. Fosfolípido D. Colesterol E. Vitaminas

12. Corresponden membranosos:

a

organelos

I Complejo de Golgi. II Ribosoma. III Retículo endoplasmático rugoso. IV Mitocondria.  A. sólo I B. sólo II C. I, III y IV D. II, III y IV E. I, II, III y IV 13. Una célula secretora debe enviar sustancias fuera de ella, por lo tanto debe tener mayor desarrollo de: I Aparato de Golgi. II Vacuolas. III Cloroplastos. IV Retículo endoplasmático rugoso. A. sólo I B. I y II C. I y IV D. I, II y III E. I, II, III y IV

14. Las células de los músculos esqueléticos necesitan mucha energía para poder realizar el proceso de contracción muscular. Si esta célula necesita mucha energía, ¿Cuál de los siguientes organelos debería estar en mayor proporción? A.  Ribosomas. B.  Cloroplastos. C.  Mitocondrias. D.  Dictiosoma. E. Aparato de Golgi. 15. Respecto al citoesqueleto es correcto afirmar: I. está formado por microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios. II. determina la forma típica de la célula. III. permite el movimiento celular. A. sólo I. B. sólo II. C. sólo I y II. D. sólo II y III. E. I, II y III. 16. Si una célula está especializada en sintetizar lípidos, ¿Qué organelo debería estar en abundancia? A. RER (retículo endoplasmático rugoso) B. RER (retículo endoplasmático liso) C. aparato de Golgi. D.  lisosomas. E.  peroxisomas. 17. La degradación oxigenada) ocurre contenidas en: I. peroxisomas. II. lisosomas. III. ribosomas. A. sólo I. B. sólo II. C. sólo I y II. D. sólo II y III. E. I, II y III.

de H 2O2 (agua por enzimas

Observa la figura 1 y responde las preguntas 18, 19 y 20 Figura 1

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18. ¿Cuál(es) de las siguientes características son propias de ambas células? I. están rodeadas por una membrana plasmática II. poseen un núcleo III. poseen ADN  A. Sólo I B. Sólo II C. Sólo I y III D. Sólo II y III E. I, II, III 19. ¿Qué función cumple el organelo designado con el número 7 en la figura 1 B?  A. contiene la información genética B. síntesis de proteínas C. producción de energía D. modifica proteínas y lípidos. E. realiza la fotosíntesis 20. ¿Qué nombres reciben los organelos designados con los números 2, 3 y 6 respectivamente en la figura 1 B?  A. retículo endoplasmático, cloroplasto y ribosoma B. núcleo, mitocondria y citoplasma C. núcleo, cloroplasto y citoplasma D. citoplasma, mitocondria y ribosoma E. núcleo, ribosoma y citoplasma 21. Un grupo de científicos analiza una especie nueva encontrada. Ella absorbe dióxido de carbono, respira, sus células poseen núcleo, posee aparato de Golgi, cloroplasto, entre otros organelos. Respecto a estas características, es posible inferir que el ser vivo corresponde a un organismo:  A. procarionte heterótrofo. B. procarionte autótrofo C. eucarionte heterótrofo D. eucarionte autótrofo E. eucarionte fermentativo

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