La Celula

TEMA 2: LA CÉLULA:

Concepto de Schleiden y Schwann: “La célula es la unidad anatómica y funcional de todo ser vivo”. 136

Brucke, en 1861, dijo que la célula es la unidad más elemental de vida. La célula por tanto, se nutre, se relaciona y se reproduce. La nutrición es el intercambio de energía con el medio. Larelación es la capacidad de responder adecuadamente a los estímulos del medio. Lareproducción es la capacidad de hacer copias de sí mismo.

Tanto en la organización procariota como en la eucariota hay una membrana plasmática(separa dos medios acuosos) y un citoplasma (laboratorio de la célulametabolismoenergía). El material hereditario (dirige la vida de la célula) se encuentra protegido por la membrana nuclear en las células eucariotas, y sin membrana en las procariotas.

TEORÍA CELULAR:

En el siglo XIX aparecen tres teorías importantes:

• Teoría química de la vida:

Todos los seres vivos están construidos por los mismos compuestos químicos y realizan las mismas reacciones químicas (salvando el nivel autótrofo/heterótrofo). Todos los seres vivos son laboratorios vivientes sometidos a las leyes de la física y de la química.

• Teoría celular:

En 1838 el botánico Schleiden dijo que todos los vegetales estaban formados por células. En 1839, Schwann dijo que todos los animales estaban constituidos por células. Como sólo se conocían dos reinos, dijeron que todos los seres vivos estaban formados por células. Ramón y Cajal fue el que generalizó la teoría celular, pues se decía que el sistema nervioso no estaba formado por células, y él demostró que si. Los puntos esenciales de la teoría celular son:

• Todo ser vivo esta formado por células

• La célula es la unidad anatómica y funcional de todo ser vivo

• Toda célula procede de otra célula, pues tiene autonomía genética y biosintética (sereproduce y pasa su material hereditario). “Omnis cellula e cellula” (Virrchow)

• Teoría de la evolución:

Los seres vivos actuales procedemos de otros más antiguos, llamados ancestros, por pequeños cambios (modificaciones o mutaciones) en el material hereditario. Hasta el siglo XIX, había una teoría llamada “fijismo”, que no admitía la evolución (Dios lo hizo todo bien). En el s. XIX, Lamarck dijo: “Frente al fijismo, transformismo”. El lamarckismo admitía la evolución. El darwinismo aportó el concepto de selección natural, “struggle for life” (lucha por la vida). La teoría actual o neodarwinismo aporta a la teoría de la evolución las fuentes de variabilidad genética: la mutación y la recombinación (factor mendeliano)

ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LAS CÉLULAS:

Dentro de la evolución, la parte menos conocida es la evolución de las células.

- Las células procariotas:

En las células procariotas, se acepta hoy la hipótesis de Oparín, que en su libro “Los orígenes de la vida” explica que hubo una evolución química en el caldo primitivo. Algunas moléculas inorgánicas se convirtieron en biomoléculas (moléculas orgánicas) en una atmósfera reductora (que favorece la polimerización e impide la hidrólisis). Las fuentes de energía son los volcanes, las tormentas, los elementos radioactivos, el sol, etc.

Entre las moléculas que se convirtieron en orgánicas, algunas formaron coacervadosespontáneamente, dando lugar en esos compartimentos cerrados a las condiciones óptimas para que la biomolécula que quede dentro (Ej.:carbohidrato) se pueda reducir u oxidar (metabolismo). Si en vez de un carbohidrato queda una molécula de ARN (en un recipiente cerrado puede hacer una copia de sí mismo y además tiene función catalíticaribozima (actúa de enzima)da origen a la vida.

El primer ser vivo tendrá una organización procariota, será de ARN, heterótrofo, con capacidad de evolución, de nutrición, de relación y de reproducción. Recibe diversos nombres: progenote, protobionte, eubionte. Estos seres lo que más hacían era reproducirse, llegaron a ser muchos, y como el alimento escaseaba, algunos evolucionaron para obtener su alimento por sí mismos, gracias a la fotosíntesis anoxigénica, a partir del sol (expulsaban 2H S y 2HO ). Como eran muy venenosos, empezaron a realizar la fotosíntesis oxigénica, con lo cual la atmósfera reductora pasó poco a poco a ser oxidante, provocando una gran mortandad. Los seres que realizaban la fermentación (anaerobios) fueron sustituidos por otros que respiraban.

Dentro de esta evolución, el ARN (muy inestable) se fue convirtiendo en ADN.

- Las células eucariotas:

El origen de las células eucariotas se intenta explicar mediante la teoría endosimbiótica (Lynn Margulis). La teoría endosimbiótica explica como una célula procariota, que aumenta de volumen (de 1-10ð a 10-100ð), se transforma en urcariota y a lo largo de su historia va incorporando organismos procariotas. Si incorpora una arqueobacteria, pasa de ser haploide a ser diploide (tendrá dos cromosomas). Si introduce por endocitosis una bacteria aerobia la convierte en mitocondria, originando el reino animal. Si incorpora una bacteria que realiza la fotosíntesis la convierte en cloroplasto, originando el reino vegetal. Si incorpora una espiroqueta la convierte en flagelo. Por estos procesos se origina la célula eucariota, que ya tiene el material hereditario en un núcleo. 128

DIFERENTES MÉTODOS DE ESTUDIO DE LA CÉLULA:

La aplicación de los avances tecnológicos ha propiciado grandes mejoras en el conocimiento de la célula. La primera técnica que se utiliza es cómo separar las células, mediante un proceso mecánico que rompe la adhesión que hay entre ellas. Para estudiar las estructuras o los orgánulos hay que romper las células, sometiéndolas a una disolución hipotónica (entra H O y la célula revientahemólisis), o por ultrasonidos.

Una vez verificada la rotura de la célula, se separan los oragánulos por tamaño por centrifugación a alta velocidad o en gradiente de densidad.143

A veces, se emplea la técnica de los cultivos celulares, que nos permiten conocer como responden esas células a los distintos estímulos, observarlas y analizar su composición química. Las condiciones o componentes de un cultivo típico de células son: (TODO ELLO EN AGUA)

• glucosa

• aminoácidos

• sales minerales

• vitaminas

• factores de crecimiento

Realizada la separación, el fraccionamiento y el cultivo, se utiliza para su estudio el microscopio óptico y el microscopio electrónico:

• Microscopio óptico:

Fue inventado en el siglo XVI por los Hnos. Janssen. Es un sistema constituido por dos lentes; una la llamada ocular y otra el objetivo. El poder resolutivo es el producto de las dos. Utiliza la luz (solar o del microscopio) y podemos hacer dos tipos de preparaciones:

• Temporales: muestras muy finas, pues ha de pasar la luz a través. Si son de células vivas hay que teñirlas, pues son incoloras. El colorante vital más frecuente es el azul de metileno.

• Permanentes: Tienen varias etapas. 1.Fijación: una vez que tenemos la muestra, la introducimos en un conservante o fijador, que preserva las células en su composición química, morfología y organización. Es muy importante pues si se altera ya no es útil. Algunos fijadores son: Alcohol etílico al 70%, Formal aldehido(HCOH), glutaraldehido, liquido de Bouin, liquido de Carnoy. 2.Inclusión: si la preparación es de tejidos muy definidos no es necesaria. Es importante en preparaciones de yemas y meristemos (R.V.) y en todas las del R.A. Consiste en verter sobre la muestra parafina(se funde a 60º C.)que impregna la muestra y se solidifica. Como la parafina es hidrófoba, hay que quitarle el agua a la muestra por diluciones seriadas de alcohol (se deshidrata primero al 10%, luego al 20%...) 3.Corte:Las preparaciones han de ser muy finas, así que se cortan con los microtomos, que pueden cortarlas en láminas de 10-12ð. 4.Tinción: Una vez que tenemos la muestra en el portaobjetos, se impregna la muestra con un colorante apropiado, Los colorantes vitales más conocidos son “azul de metileno”, “carmín”, “hematoxilina”, “orceína”, “safanina”, “sudán” y “verde de metilo”. 5.Montaje: Una vez que tenemos las preparaciones teñidas en el portaobjetos, se cubre todo con bálsamo de Canadá si la muestra es no hidrosoluble o goma arábiga y encima se coloca el cubreobjetos, otro pequeño cristal.

- Microscopio electrónico:

Las bases físicas son totalmente distintas al m.o. En lugar de utilizar la luz visible, se utiliza un haz de electrones que va desde el cátodo hasta el ánodo, con una diferencia de 65.000 V. Las lentes no son de cristal, sino que son bobinas electromagnéticas que generan un campo magnético con el cual se condensan los haces de electrones. La imagen se ve en blanco y negro en una pantalla fluorescente. Su capacidad de aumento es un millón de veces mayor al ojo humano (mil veces mayor a la del m.o.). El poder resolutivo de un microscopio es la capacidad de distinguir dos puntos próximos. El cristalino tiene un poder resolutivo de 100ð. El m.o. de 0,2ð. El m.e. de 0,4 nm (4 A). Los cortes del microscopio óptico se realizan mediante el ultramicrotomo, y las preparaciones reciben el nombre de ultraestructuras. No hay tinción y su manejo, así como la fijación y la inclusión, ha de ser realizado por un especialista.

MODELOS TEÓRICOS Y AVANCES EN EL ESTUDIO DE LA CÉLULA:

En cualquier ciencia, un modelo es la manera de describir un proceso o una estructura. El modelo de Robert Hooke (1665), del cual resultó elprimer concepto de célula, tuvo su origen

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