PARA ESTUDIAR LA CÉLULA.

*Competencias a desarrollar

- Construyo conceptos a partir de la observación, discusión, experimentación y documentación permanentes.

- Realizo trabajos, esquemas conceptuales, representaciones y modelos, siguiendo acertadamente las instrucciones dadas, aplicando el conocimiento adquirido en forma clara.

*Desempeños

- Reconozco la célula como unidad funcional y estructural y genética de los seres vivos

- Comprendo las diferencias estructurales y funcionales existentes entre las células procariotas y eucariotas.

- Diferencio las funciones básicas organelos celulares y su importancia en los procesos celulares

- Establezco diferencia tanto estructurales y funcionales en las células animales y vegetales.

- Conozco los niveles de organización de los seres vivos.

- Diferencio varios tipos de células de acuerdo con sus características, y argumento mis decisiones.

- Elaboro una línea del tiempo donde representa los estudios que a nivel celular se han realizado con los avances respectivos.

- Diligencio cuadros que permiten establecer diferencias de las células procariotas, eucariotas, animales y vegetales.

- Explico en forma clara las funciones que desempañan los organelos en las células.

- Interpreto información (cuadros, graficas, lecturas) de donde pueda deducir disfunciones celulares.

- Busco fuentes de información  para ampliar los conocimientos y resolver inquietudes.

*Objetivos

- Reconocer la estructura celular identificando los organelos responsables de las funciones básicas y así establecer relaciones con las funciones básicas de los seres vivos.

- Describir los diferentes tipos de células (procariotas, eucariotas, animal, vegetal) que presenten los seres vivos para establecer criterios iniciales de precipitación.

Es la unidad anatómica, fisiológica y reproductiva, ya que constituye el mínimo componente de todos los seres vivos, que realiza sus mismas funciones y es capaz de generar otras semejantes.

INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LA CÉLULA

Todos los seres vivos compartimos los mismos bloques de construcción anatómicos y fisiológicos “las células”; en las que encontramos las estructuras responsables de todas las actividades que se relacionan con la vida. Por tal razón, es de vital  importancia conocer cómo funciona el engranaje que conforma al ambiente celular, siendo esta una tarea ardua por el minúsculo  tamaño de las mismas, sin embargo el desarrollo y avance tecnológico aliada a la  curiosidad científica de diversas disciplinas como la citología, genética y bioquímica  han permitido  descubrir los tipos de células, características  y los mecanismos de acción de los componentes celulares, por tal razón hoy conocemos que la mayoría de las células están compuestas de iones y moléculas orgánicas e inorgánicas como agua, sales, hidratos de carbono, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, indispensables para los procesos físico - químicos que se requieren para el mantenimiento, crecimiento y división  celular. Esta relación de componentes y estructuras celulares permite que la célula intercambie materiales y energía con el entorno. La célula convierte  la energía de una forma en otra, y esa energía se utiliza para realizar varias actividades, que abarcan desde el trabajo mecánico a la síntesis química, generalmente esta energía es almacenada en la forma de ATP. Otro proceso  conocido entre muchos más  es la forma como se almacena la información genética en la  molécula de ADN y se replica de generación en generación de células durante la división celular; a la vez comprendemos que la información del ADN codifica proteínas que determinan la estructura y función de la célula misma.

2.  DESCUBRIMIENTO DE LAS CÉLULA Y TEORIA CELULAR

Debido a su pequeño tamaño, las células sólo pueden observarse con la ayuda de un microscopio. Las primeras observaciones se realizaron en Europa en el siglo XIII y los primeros microscopios compuestos (de dos lentes) con luz se construyeron a finales  del  siglo  XVII,  muchos  científicos  utilizaron pioneros utilizaron microscopios  caseros para descubrir un mundo que nunca se había revelado a simple vista.

A. Robert Hooke
B.   microscopio   empleado por Robert  Hooke
C. Células de corcho observadas y dibujadas por R. Hooke.

El descubrimiento de las células se acredita por lo general a Robert Hooke, un microscopita ingles que a la edad de 27 años le fue concebidala posición de curador de la  Royal Society of London, la primera academia científica de Inglaterra. Una de las muchas preguntas que Hooke intento fue por q los tapones de corcho (parte de la corteza de los arboles) eran tan adecuados para contener el aire de una botella. En 1665 tomó un pedazo de corcho limpio y con un cuchillo tan afilado como una navaja de afeitar corte un pedazo, lo examinó con un microscopio y percibió  que tenía una apariencia porosa,  semejante a un panal de abejas”. Hooke llamo a los poros células debido a que se asemejan a las celdas habitadas por los  monjes de un monasterio. En la actualidad se sabe que Hooke observo las paredes celulares vacías que corresponden al tejido vegetal muerto, es decir, paredes que en su origen elaboraron las células vivas circundantes.

Mienras tanto Anton Van Leeuwenhoek, un holandés que se ganaba la vida con la venta de ropa y botones, dedicaba su tiempo libre a tallar lentes y construir microscopios de gran calidad.  Fue el primero en examinar una gota de agua estancada bajo el microscopio y para su asombro observo gran cantidad de “animaliculos” en el campo del microscopio que iban  y venían ante sus ojos además  también fue el primero en describir diferentes formas de bacterias.  Hooke  confirmó  las  afirmaciones  de    Leeuwenhoe  convirtiéndose  en  una celebridad científica.

En 1838, Matthias Schleinden un abogado alemán que se convirtió en botánico, concluyo que a pesar de la diferencia en la estructura de varios tejidos, las plantas estaban hechas de células y que el embrión de la planta proviene de una sola celula.

En 1839, Theodor Schwann, un zoólogo alemán y colega de Schleiden, público un informe detallado sobre las bases celulares del mundo animal. Schwann concluyo que las células de plantas y animales son estructuras similares y propuso estos dos principios de la teoría celular:

-Todos los organismos están compuestos de una o más células.

-La célula es la unidad estructural de la vida.

Las ideas de Schleiden y S chwann sobre el origen de las células  se basaban en que estas podían originarse de materiales celulares.

Para 1855, el patólogo alemán Rudolf Virchow había formulado un argumento convincente para el tercer postulado de la teoría celular:

* Las células solo pueden organizarse por división de una célula preexistente. 

3.  PROPIEDADES BASICAS DE LAS CELULAS 

La vida es la propiedad básica de las células y estas son las unidades más pequeñas que posee todo ser vivo.

A continuación describiremos el conjunto de propiedades que las caracterizan: 

Las células son muy complejas y organizadas 

Cuanto más compleja sea una estructura, mayor es el número de partes que deben estar en el lugar adecuado y una alta  regulación o control que se debe ejercer para mantener el  sistema. Por tal razón  se considera la complejidad de la vida en diferentes niveles. Desde la organización de átomos dentro de las moléculas pequeñas, la organización de estas moléculas dentro de los polímeros gigantes y la organización de moléculas poliméricas en complejos, los cuales a su vez están organizados dentro de organelos subcelulares y al final en el interior de  células.

Las células poseen un programa genético y los medios para usarlo.

Los organismos están construidos de acuerdo con la información codificada en un grupo de genes. Los genes constituyen el proyecto para construir las estructuras celulares, las instrucciones para llevar a cabo actividades celulares y el programa para duplicarse. 

Las células son capaces de reproducirse 

Las células se reproducen por división, un proceso en el cual  el contenido de una célula “madre” se distribuye dentro de las células “hijas”.  Después de la división, el material genético se duplica con éxito y cada célula hija comparte la misma información genética. 

Las células obtienen y utilizan energía.   

El desarrollo  y mantenimiento de la complejidad  de las células exigen la constante entrada de energía,  la cual proviene de la radiación electromagnética del sol.

La energía de la luz la atrapan los pigmentos que absorben luz presentes en las membranas de las células fotosintéticas. La energía luminosa se convierte por fotosíntesis en energía química, que se almacena en carbohidratos ricos en energía, como el almidón, sacarosa y glucosa. Esta última muy necesaria para las células animales  para liberar su contenido energético  en  forma  de  ATP,  que  más  tarde  se  usa  para  el  funcionamiento  de  las innumerables actividades celulares que requieren energía. 

Las células llevan a cabo diferentes reacciones químicas

La función celular se asemeja a plantas químicas en miniatura. Por lo general, todos los cambios químicos se efectúan en las células necesitan enzimas- moléculas que incrementan el ritmo al que tiene lugar la reacción química.- La suma total de las reacciones químicas  en una célula representan el metabolismo celular. 

Las células se ocupan de numerosas actividades mecánicas 

Las células se localizan en sitios de mucha actividad. Los materiales se transportan de un lugar a otro, las estructuras se acoplan y se desacoplan con rapidez y, en muchos casos, las células entera se mueven por si misma de un punto a otro. Estos tipos de actividades se basan en cambios mecánicos y dinámicos intracelulares, la mayoría de ellos iniciados por cambios en la estructura proteínica “motoras”. Las proteínas motoras son solo uno de los muchos tipos de las “maquinas” moleculares empleadas por la célula para llevar a cabo actividades mecánicas.

Las células son capaces de reaccionar a estímulos 

Algunas células responde a estímulos de manera obvia; por ejemplo, un protista celular se mueve lejos de un objeto que está en su camino o en dirección de una fuente de nutrimentos. La célula que conforman una plata o animal multicelular no reacciona a estímulos de modo tan obvio. La mayor parte de las células están cubiertas de receptores que interaccionan con sustancia en el ambiente en una forma muy específica.   Las células poseen receptores para  hormonas,  factores  de  crecimientos,  materiales  extracelulares,  así  como  sustancias localizadas en la superficie de otras células. Los receptores proveen las vías a través de las  cuales los agentes externos pueden suscitar  reacciones específicas en la célula blanca. Las células  pueden  responder a  estímulos  específicos por medio de  la  alteración  de sus actividades metabólicas, al prepararse para la división celular, moverse de un lugar a otro o aniquilarse a sí misma. 

Las células son capaces de autorregularse 

Además de requerir energía, el mantenimiento de un estado complejo y ordenado exige regulación constante. La importancia de los mecanismos de regulación es más evidente cuando las células se dañan. Por ejemplo, la falla de una célula para corregir un error cuando duplica su DNA puede crear una mutación que la debilita o una alteración en la capacidad de destruir a todo el organismo. Poco a poco se conoce más acerca de la forma en que la célula controla estas actividades, pero falta mucho más por descubrir. En la célula, la información para el diseño de producto reside en los ácidos nucleicos y en los trabajadores de la construcción son sobre todo las proteínas. Más que ningún otro factor, la presencia de estos dos tipos de macromoléculas aparta a la química celular del mundo inerte. En la célula, los trabajadores tienen que actuar sin el beneficio de la dirección consciente. Cada paso de un proceso debe ocurrir de modo espontaneo, de tal forma que el siguiente se activa de manera automática. Toda la informaci ón requerida para dirigir una  actividad particular, por ejemplo la síntesis de una proteína, la secreción de una hormona o la contracción de una fibra muscular, se debe presentar dentro del mismo sistema. 

4.  DOS CLASES DE CÉLULAS DIFERENTES 

Con la ayuda del microscopio eléctrico los biólogos examinaron las estructuras internas de una gran variedad de células. A partir de estos estudios se encontró  que existen dos tipos

básicos de células las (procariotas y eucarísticas) que se diferencian por su tamaño y tipo de estructura  externa u organelos. Las células procariotas, que en su estructura son más simples, incluyen a las bacterias, mientras que las células eucariotas tienen una estructura más compleja e incluyen a los protista, hogos, plantas y animales.

CELULA PROCARIOTA

Características que diferencian a las células procariotas de las eucariotas

Ambos tipos de célula poseen un lenguaje genético idéntico, un grupo común de vías metabólicas y muchas propiedades estructurales comunes.  Por ejemplo, los dos tipos celulares están limitados por membranas plasmáticas de estructura semejante que sirven como una barrera de permeabilidad selectiva entre los mundos vivo e inerte. Ambos tipos de células pueden estar recubiertos por una pared celular rígida  y sin vida que protege la delicada vida de su interior.  Aunque las paredes celulares de procariotas y eucariotas pueden tener funciones semejantes, su composición química es muy diferente. En su interior las  células  eucariotas  son  mucho  más  complejas (en  estructura  y  función)    que  las procariotas.

Ambas contienen una región nuclear, la cual posee el material genético de la célula rodeado por el citoplasma. El material genético de la célula procariota  está presente en el nucleoide: una región de la célula no bien definida, sin membrana que lo separa del citoplasma circundante.  En contraste las células eucariotas poseen núcleo: una región separa por una estructura membranosa compleja llamada envoltura nuclear. Esta diferencia de la estructura uclear es la base de los términos procariota (pro, antes; kayron, núcleo) y eucariota (eu, verdadero;  kayron,  núcleo).Las  células  procariotas  contienen  relativamente  pequeñas cantidades de DNA, mientras que la mayoría de las células eucariotas poseen mucha más información  genética.  Las  células  procariotas  y  eucariotas  poseen  cromosomas  que contienen DNA.  Las células eucariotas muestran un número determinado de cromosomas separados, cada uno de los cuales posee una sola molécula lineal de DNA. En contraste, casi todos los procariotas se han estudiado contienen un cromosoma circular único. De manera más importante, el DNA cromosómico de eucariota se relaciona de forma estrecha con proteínas, en tanto que las células procariotas se integran en esencia con el DNA “desnudo”. El citoplasma de los dos tipos de células también es muy diferente. El de una célula eucariota se conforma con una gran diversidad de estructuras, como es evidente por el análisis de micrografías electrónicas de cualquier célula vegetal o animal. Las células eucariotas tienen una disposición de organelos limitados por membrana. Los organelos eucariotas incluyen mitocondria, donde la energía química está disponible para alimentar las actividades celulares; un retículo endoplasmatico , en el cual se elaboran muchas de las proteínas y lípidos de la célula; el complejo de Golgi, donde los materiales se clasifican, modifican y transportan a destinos celulares específicos,  y diferentes vesículas simples, limitadas por membranas de diferente tamaño.

Las  células  vegetales  muestran  organelos  membranosos  adicionales,  incluidos  los cloroplastos, son los sitios en los que se realiza la fotosíntesis, y muchas veces una gran vacuola  única que puede ocupar la mayor parte del volumen celular. Tomadas como un grupo   las   membranas   celulares   eucariotas   sirven   para   dividir   el   citoplasma   en compartimientos, dentro de las cuales se llevan a cabo actividades especializadas. En contraste, el citoplasma de las células procariotas  está libre en esencia de estructuras membranosa. Las membranas fotosintéticas complejas de la cianobacteria son una gran excepción a esta generalización.

Las  membranas citoplasmicas de las células eucariotas forman un sistema de canales interconectados y vesículas   que trabajan en el transporte de sustancias de una parte a otra de la célula y entre su interior y el ambiente.

Las células eucariotas también contienen túbulos alargados y filamentos del citoesqueleto que participan en la contractilidad celular, movimiento y soporte.

Las  células    eucariotas  y  procariotas  contienen  ribosomas  que  son  partículas  no membranosas para la síntesis de proteínas. Los ribosomas de las células procariotas son más pequeños.

Las células eucariotas  se dividen por un proceso complejo de mitosis, en el cual los cromosomas  duplicados  se  condensan  en  estructuras  compactas    que    se  separan, permitiendo  a cada célula hija recibir  la misma distribución genética. En las procariotas no ocurre la mitosis, el DNA se duplica y las dos copias se separan de manera sencilla y precisa por el desarrollo de una membrana celular entre las dos.

Ambas células poseen mecanismos de locomoción,  mientras que los de los procariotas son relativamente sencillos. El movimiento de una célula procariota se lleva a cabo mediante un filamento delgado de proteína llamado flagelo, el cual sobresale de una célula y es capaz de girar para  que la célula se impulse a través del medio.  Algunas células eucariotas, incluidas muchos  protistas  y  células  germinales,  también  poseen  flagelos,  pero  las  versiones eucariotas son mucho más complejas que los filamentos proteicos simples de las bacterias.

Tipos de células procariotas

Los procariotas están divididos en dos principales grupos taxonómicos o dominios: archaea o arqueobacterias y bacterias o eubacterias.

El dominio archaea incluye a varios  grupos de organismo cuyos lazos evolutivos se manifiestan en la similitud de los nucleótidos de sus acidos nucleicos. Las especies más conocidas de archaea son las que viven en ambientes extremos e inhóspitos; también se les conoce como extremofilas. Entre los organismos de archeas figuran los metanogenos (procariotas capaces de convertir los gases CO2 y H2 en gas metano CH4; los halófilos (procariotas que viven en un ambiente extremo salado, como le mar muerto o el gran lago salado); acidofilos, (procaritas que tienen referencias por ambientes ácidos , que viven en un pH tan bajo como cero, como los que se encuentran el líquidos que drenan de las minas abandonadas); y termófilas (procariotas que viven a muy altas temperaturas). En este último grupo se incluyen a las hipertermofilas, como pyrolobus fumarii, que viven en chimeneas hidrotermicas que viven el fondo marino y es capaz de reproducirse en aguas calientes a temperaturas que superan los 113°C. De hecho p. fumarii no puede crecer a temperatura inferiores a 90°C.

Todos los otros procaritas se clasifican en el dominio de las bacterias. Este dominio incluyen a las bacterias vivas más pequeñas, el micoplasma (0.2 mcm de diámetro), que también son los únicos procariotas conocidos sin una pared celular. Las bacterias están presentes en todos los ambientes conocidos sobre la tierra, desde los hielos polares de antárticos hasta los desiertos más secos del áfrica y los confines internos de las plantas y animales. Asimismo hay que mencionar a las bacterias que viven en sustratos rocosos situados a variso kilómetros de profundidad.

Los  procariotas  más  complejos  son  las  cianobacterias.  Estas  poseen  elaboradas disposiciones de membranas citoplasmáticas, que sirven como sitio para la fotosíntesis Las membranas citoplasmáticas de la cianobacterias son muy parecidas a las membranas fotosintéticas presentes dentro de los cloroplastos de la célula vegetales. Como en las plantas, organismos eucariotas, la fotosíntesis en la cianobacterias se lleva a cabo al romper las moléculas de agua para liberar oxigeno molecular.

Muchas cianobacterias no solo son capaces de realizar la fotosíntesis, sino también la fijación de nitrógeno, esto es, la conversión del nitrógeno N2 gaseoso en formas reducidas de nitrógeno (como amoniaco, NH3) que pueden utilizarlas  las células en la síntesis de compuestos orgánicos que contienen nitrógeno, incluido aminoácidos y nucleótidos.

Estas especies celulares capaces de efectuar la fotosíntesis y la fijación de nitrógeno pueden sobrevivir con los recursos esenciales  - luz, N2, CO2 y H2O- por lo tanto, no es de sorprender que las cianobacterias sean los primeros organismos que colonizan las rocas sin vidas formadas por una erupción volcánica.

Tipos de células eucariotas En muchos aspectos, las células eucarioticas más complejas no se encuentra dentro de las plantas o animales, sino en los protistas, organismos de una solo célula (unicelular) Todos los mecanismos necesarios para las actividades complejas en los cuales intervienen estos organismos (sensores  ambientales,  captación  de  alimentos,  eliminación  de  exceso  de líquido, evasión de depredadores) están conformados dentro de una solo célula. Los organismos unicelulares complejos representan una vía evolutiva. Un camino alternativo ha llegado a la evolución de los organismos multicelulares en la cual diferentes tipos celulares especializados efectúan distintas actividades. Las células especializadas se forman por un proceso conocido como diferenciación. Cuando el huevo de un vertebrado se fecunda y  progresa  a  través  del  desarrollo  embrionario,  existen  cientos  de  vías  posibles  de diferenciación. Algunas células se convierten en una glándula digestiva en partículas, otras forman parte de un musculo esquelético, otras son parte de un hueso; de esa manera todas toman sU destino. La vía de diferenciación seguida por cada célula embrionaria depende de manera primaria de las señales que esta recibe del ambiente circundante; dichas señales depende de la posición de esta célula dentro del embrión.

Como resultado de la diferenciación, distintos tipos celulares adquieren una apariencia característica y contienen materiales único. Las células musculo esqueléticos poseen una estructura de filamentos muy bien alineado, compuesto de proteínas contráctiles únicas; las células de cartílagos están rodeadas por una matriz típica que contiene polisacáridos y por la proteína  colágena,  que  en  conjunto  suministra  el  apoyo  mecánico;  los  eritrocitos  son estructura en forma de disco y llevan la proteína hemoglobina, que transporta oxígeno y así sucesivamente. No obstante, por sus múltiples diferencias, las células de una planta o animal multicelular están compuestas de organelos semejantes. Por ejemplo, los mitocondrias se localizan en todos tipos celular pueden tener forma redonda y en otro un aspecto muy alargado. En cada caso, el número, apariencia y localización de los diferentes organelos  pueden correlacionarse con la actividad de cada tipo celular. Se puede establecer una analogía con las diferentes secciones orquestales: todas ejecutan las mismas notas, pero varían por el arreglo de cada una y sus caracteres únicos y belleza.

Visita tambien:

http://gladysuribeblog.blogspot.com/2011/06/el-misterioso-mundo-de-la-celula.html

ACTIVIDAD EN CLASE. 

1.A TRAVÉS DE LOS CONOCIMIENTOS ADQUIRIDOS, RESPONDER FALSO (f) O VERDADERO (v), PARA ASÍ PODER PODER COMPRENDER LA CÉLULA Y EL ESTUDIO DE ÉSTA MISMA.

• Solo los organismos pluricelulares están compuestos por células eucarioas ( ).
• Todos los organismos unicélulares tienen células procariotas ( ).
• En las mitocondrias se produce la energía por metabolismo aeróbico  ( ).
• Los cloroplastos son propios de todas las células eucariotas ( ).
• Las células eucariotas presentan sistema de membrana, por lo tanto no tienen núcleo definido ( ).
• Todas las células eucariotas son autógrafas (fabrican su propio alimento) ( ).
• Las bacterias son organismos procariotas ( ).
• La célula es unidad funcional, estructural y genética de todos los seres vivos ( ).
• Todas las células tienen membrana y pared celular ( ).

• Las células no pueden reproducirse por si solas ( ).

2. ACTIVIDADES PARA LA CASA.

CADA ESTUDIANTE ELABORARÁN EN SU CASA UNA CÉLULA EUCARIOTA ANIMAL O VEGETAL CON MATERIALES COMESTIBLES COMO LA PLASTILINA U OTROS EN LOS QUE MAS LES PUEDAN AYUDAR, ADEMÁS DICHA CEÉLULA SERA ESPUESTA ANTE LOS DEMÁS COMPAÑEROS DEL SALÓN.

3. INVESTIGAR TODAS Y CADA UNA DE LAS PARTES DE LA CÉLULA CON SU RESPECTIVA DEFINICIÓN, ADEMÁS DEBERÁN ESTUDIAR PARA EL EXAMEN DEL TEMA ANTERIOR.