Seres Vivos

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

Facultad de Ciencias Químicas

Área Ciencias Básicas

Subárea Biológica

BIOLOGÍA CELULAR-MOLECULAR

Prof. Dr. Franklin Gavilánez E., MSc., PhD©

UNIDAD I

Capítulo 1

SERES VIVOS, BIOQUÍMICA Y FISIOLOGÍA

DEL SISTEMA DE MEMBRANA CELULAR EUCARIOTA

INTRODUCCIÓN

1.1. NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS Y CELULAR EUCARIOTA

Los niveles de organización biológica en la naturaleza son todos aquellas categorías que toman en cuenta tres factores para agrupar objetos desde lo más simple a lo más complejo clasificado en: a) nivel químico (materia-energía, átomos, biomoléculas); b) nivel celular (organoides, células, tejidos, órganos, aparatos, sistemas, individuos –especie–); c) nivel ecológico (población =mismas especies y geografía; comunidad = varias poblaciones; ecosistema = varias comunidades en donde además intervienen más claramente factores bióticos y abióticos; y biósfera).

El mundo de la vida se caracteriza por su unidad, pero también por su diversidad. Existen enormes diferencias entre la forma del cuerpo de los organismos, las funciones de sus partes y su conducta (Starr y Taggart, 2008; 8). Los seres vivos están constituidos por una célula. Los organismos unicelulares, formados solo por una célula, realizan todas las funciones vitales, mientras que los organismos pluricelulares, formados por muchas células, reproducen una especialización que hace más eficaz al conjunto. Así, hay muchas células encargadas de la nutrición del individuo pero también las hay diferenciadas para realizar las funciones de relación y reproducción.

En los organismos unicelulares se pueden encontrar dos tipos de organización celular, procariotas y eucariotas. A este tipo celular pertenecen organismos unicelulares, como los protozoos, pero también las células que forman los seres vivos pluricelulares. Pongamos como ejemplo a Chalmydonoma spp. (Organismos unicelulares pertenecientes a las algas verdes), que con frecuencia se dividen en 2 individuos a partir de uno solo, este proceso es conocido como mitosis, el cual utilizan los organismos unicelulares para su reproducción y permite su crecimiento.

Entre las bacterias y algas verdes-azules hay células que se agrupan y se relacionan entre sí denominadas “unidades formadas de colonias” (UFC); si alguna célula se aísla del resto puede seguir desarrollándose y a continuación inclusive formará una nueva colonia al reproducirse por mitosis. Existen seres vivos que no pueden separarse de su “colonia” como el caso de la alga Volvox sp., que se comporta de manera diferente, ya que cuando una célula no reproductiva de estas se separa de su colonia no podrá efectuar la mitosis ya que esta alga ha atravesado la frontera que separa a los organismos unicelulares y pluricelulares ya no siendo esta especie una unidad formadora de colonia.

La “diferenciación” celular no es más que el proceso de especialización y distribución del trabajo entre las células. En la actualidad los biólogos-as prefieren un sistema de tres dominios: bacterias arquéanos y eucarias. Las “bacterias” son células individuales procariontes (sin núcleo), las más antiguas del linaje; las “arquéanos” con célula individuales procariontes, más parecidas a las eucariontes desde el punto de vista evolutivo; y las “eucarias”, células eucariontes (con núcleo), “especies” unicelulares y multicelulares clasificadas en protistas (protozoarios), plantas, hongos y animales.

Una “especie” en biología, es un conjunto de poblaciones naturales capaces de cruzarse unas con otras y que están aisladas reproductivamente (fisiológicamente y geográficamente) de otros grupos similares por barreas fisiológicas o de comportamiento. El campo concreto de la ciencia que se ocupa de describir y clasificar a la vasta diversidad de la naturaleza recibe el nombre de “taxonomía”.

Los seres vivos comprenden un determinado número de especies descritas y clasificadas en dominios. La clasificación más extendida distingue los siguientes taxones como se observa en la tabla 01.

Tabla 01. Diversidad de Seres Vivos

Dominio

Grupo Características biológicas Especies descritas

Bacteria

Bacterias Procariontes típicos 10.000

Archaea Arqueas Procariontes con diferencias moleculares con Bacteria 300.000

Eukaria Protistas Protozoarios unicelulares 55.000

Fungi Hongos unicelulares o pluricelulares talofíticos y heterótrofos con digestión externa 100.000

Plantae Vegetales pluricelulares autótrofos y con variedad de tejidos 300.000

Animalia Animales pluricelulares heterótrofos, con variedad de tejidos y capacidad locomotora 1’300.000

Fuente: Hawsksworth, David (2001). “The magnitude of fungal diversity”

Elaboración: Franklin Gavilánez, 2010

En biología, la “célula” es la unidad esencial que estructura a todo ser vivo. Es además la unidad anatómica y funcional fundamental de la materia viva capaz de vivir independientemente como entidad unicelular, o bien, formar parte de una organización mayor, como un “organismo pluricelular”. La célula se presenta en dos modelos básicos: procarionte y eucarionte mismas que contienen membrana plasmática, citoplasma y genoma.

La célula eucarionte contiene su genoma como material hereditario y de división celular circunscrito por membrana bioquímicamente igual a la plasmática misma que se proyecta hacia el citoplasma formando el “retículo endoplasmático” (RE) que contiene una serie de canales interconectados entre sí. Intervienen en la síntesis proteica, metabolismo de lípidos y transporte intracelular. Se encuentra en la célula animal y vegetal. Se puede distinguir dos tipos reticulares: liso (RE1) y rugoso (REr) por contener “ribosomas” en todo su contorno merced a “riboforinas”; las membranas del retículo liso están relacionadas con la síntesis de lípidos (esteroides) (Audesirk y Audesirk, 1997; 85).

Los “ribosomas” son complejos supramoleculares encargados de “ensamblar proteínas” a partir de información genética desde el ADN transcrita en forma de ARN mensajero (ARNm). Están en todas las células, excepto en los espermatozoides. Los ribosomas se elaboran en el núcleo pero desempeñan su función en el citoplasma. Están formados por ARN ribosómico (ARNr) y muchas proteínas. Los ribosomas eucarióticos se denominan 80Svedberg . En mitocondrias y plastos de eucariotas así como en procariotas son 70S. Tanto los ácidos ribonucleicos ribosomales (ARNr) como las subunidades de los ribosomas se suelen nombrar en subunidades “Svedberg”.

Las moléculas de ARNr son ricas en adenina y guanina y forman una hélice alrededor de las proteínas. Los ribosomas están formados por dos subunidades: la “mayor” es 50S (formada a su vez por dos moléculas 23S y 5S) en asociación con 34 proteínas de las cuales sólo una se repite en la subunidad menor; la “menor” es 30S con una molécula ARNr de 16S más 21 proteínas. Los ribosomas eucariotas 80S, con peso molecular de 4200 Kilodaltons contienen un 40% ARNr y 60% proteínas.

Los ribosomas son los organoides en los cuales se sintetizan proteínas mediadas por ARNm. Para que los aminoácidos se incorporen a un polipéptido intervienen el ARN transferente (ARNt) ya que estos son los encargados de llevar los aminoácidos a los ribosomas. El ribosoma lee al ARNm y ensambla la proteína con los aminoácidos suministrados por los ARNt, este proceso se denomina “síntesis de proteínas” que lo hace con una serie de aminoácidos codificantes proteicos.

El “aparato de golgi” o golgisoma, es una continuación del retículo endoplasmático parte del sistema de endomembranas citoplasmático. Funciona como una planta empaquetadora, distribuidora y aseguradora de la calidad de macromoléculas bioquímicas sintetizados tanto en REr y Rel y los etiqueta para enviarlos a donde corresponda, fuera o dentro de la célula, un ejemplo de esto se observa cuando en REr-pancreático se sintetiza proinsulina y que debido a las transformaciones que sufre en el golgisoma, adquirirá la conformación definitiva de insulina . En el golgisoma también se da la “glucosilación” de proteínas, de lípidos y síntesis de polisacáridos para la matriz extracelular (MEC) (Davison, 2006) .

Las “mitocondrias” son organoides de eucariontes animales encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular, por tanto son centrales energéticas, sintetizan “adenosín trifosfato” (ATP ) por medio de la fosforilación oxidativa y producen coenzimas.

Los “lisosomas” son vesículas membranosas que contienen enzimas hidrolíticas ácidas (pH 4.6) que se hallan dispersas por todo el citoplasma, desempeñando un papel importante en la digestión intracelular en organismos animales (Cuerda, 1994; 30). Actúan en la interiorización de biomoléculas complejas a través de dos formas: a) “endocitosis” para la captación de líquidos extracelulares y ligandos-receptores intercelulares y, b) “fagocitosis” para la captación de partículas nocivas como los presentes en leucocitos y protozoarios.

Los “centriolos” son una pareja de organoides semejantes a cilindros huecos del citoesqueleto de células animales y que dan lugar a la formación del centro organizador de microtúbulos (COMT) permitiendo la polimerización

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