11-12 La célula y tipos de células - Diego Chavez

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CÉLULA
• Célula: es la unidad básica de estructura y función de los seres vivos, 
que puede vivir de manera independiente y es capaz de reproducirse
• Los naturalistas y filósofos llegaron a la conclusión de que todos los 
seres vivos están constituidos por estas estructuras
• S. XVII la invención del microscopio permitió el establecimiento de la 
biología celular
Introducción
El descubrimiento de la célula
Robert Hooke (siglo XVII) observando al microscopio comprobó que en los seres vivos aparecen unas estructuras 
elementales a las que llamó células. Fue el primero en utilizar este término.
Dibujo de R. Hooke de una lámina 
de corcho al microscopio
• Primero en reconocer el núcleo celular, como parte 
de sus estudios en vegetales
Robert Brown (1831)
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/ba/Robert_brown_botaniker.jpg
• Formularon la teoría celular
• Establecieron que la célula es la 
unidad básica estructural y funcional 
de los seres vivos y que todos los 
organismos están constituidos por 
una o más células.
Mathías Schleiden y Theodor Schwann
(1838-1839)
La teoría celular
Estos estudios y los realizados posteriormente permitieron establecer en el siglo 
XIX lo que se conoce como Teoría Celular:
1- Todo ser vivo está formado por una o más células.
2- La célula es lo más pequeño que tiene vida propia: es la 
unidad anatómica y fisiológica del ser vivo.
3- Toda célula procede de otra célula preexistente.
4- El material hereditario pasa de la célula madre a las hijas.
• Definio el término “citoplasma” 
para designar el contenido vivo de 
la célula
Jan E. Purkinje (1839)
CITOPLASMA: una solución acuosa en el 
que se llevan a cabo las reacciones 
metabólicas. 
• Demostró que también los tejidos nerviosos están formados por células.
• Estas células son las neuronas.
• 1906: premio Nobel de Fisiología y Medicina.
Santiago Ramón y Cajal
La mayoría de las células son de tamaño menor a 100 micras. 
Las células necesitan incorporar nutrientes y eliminar productos de desecho. 
Debido a su mayor volumen, una célula más grande tiene relativamente menos área 
de superficie de la membrana a través de la cual los materiales se pueden mover 
dentro y fuera de la célula.
Algunas han desarrollado adaptaciones para maximizar el área de superficie. Por 
ejemplo, la membrana celular de una célula intestinal numerosas proyecciones 
(llamado microvellosidades), permitiendo una mayor absorción de nutrientes.
¿Por qué no hay células gigantes?
Figure 2: The relationship between surface area and volume with increasing cell size.
As a spherical cell increases in size, its radius increases. The surface area of a sphere is calculated with the formula
4πr2, and the volume of a sphere is calculated with the formula 4/3πr3, where r represents the radius of the sphere. 
Notice that surface area and volume both increase as the cell grows bigger, but the volume increases much faster than
the surface area.
A mayor tamaño, el volumen crece más rápido
que la superficie de la célula
Las excepciones a la regla
Los óvulos y algunos organismos unicelulares con más de 500 micras de diámetro, son visibles a 
simple vista. La neurona del calamar gigante tiene un diámetro de 0.5-1 mm.
Los óvulos son en su mayoría metabólicamente inactivos. Necesitan pocos nutrientes y producen 
pocos desechos. 
Las células nerviosas son largas y delgadas, así que todas las partes de la célula están cerca de la 
membrana plasmática. 
Otras células crean pliegues en sus membranas plasmáticas para aumentar la superficie.
Ventajas de ser multicelular:
- Un organismo multicelular puede ser mucho más grande que un organismo unicelular.
- La especialización celular hace posible la variedad y complejidad de la vida → diferentes 
funciones 
TÉCNICAS INSTRUMENTALES: 
MÉTODOS DE ESTUDIO DE LAS CÉLULAS
Magnificación: haciendo aparecer más grandes a los objetos
Resolución: capacidad de distinguir dos puntos separados
Contraste: separando el objeto de su entorno
¿Cómo funcionan los microscopios?
La observación de las células (1-100 µm) requiere el uso de microscopio: 
óptico y electrónico.
MICROSCOPIOS ÓPTICOS: utilizan la luz visible. Tienen bajo poder de 
resolución: (0,2 µm) (Distancia mínima entre dos puntos distintos para que 
puedan verse separados).
Ejemplos: de campo claro, de campo oscuro, de contraste de fases, de 
fluorescencia y de láser confocal 
Microscopía
Microscopio
simple de 
campo claro
• Microscopio de campo claro: lentes que permiten observar la imagen 
aumentada.
• Para ver muestras transparentes que pueden ser coloreadas 
mediante distintas técnicas de tinción => por lo general las células 
mueren en el proceso
• Microscopio de contraste de fases:
sirve para observar células vivas. Aprovecha las propiedades de 
difracción del interior celular para obtener imágenes de materiales 
casi transparentes sin teñir => pueden visualizarse células vivas
• Microscopio de fluorescencia:
permite ver células que han sido tratadas previamente con sustancias 
fluorescentes (fluorocromos) que captan energía de una longitud de onda 
determinada y después la emiten en una longitud de onda mayor.
• Microscopio láser confocal: 
permite ver imágenes tridimensionales mediante reconstrucción electrónica 
de la información recogida de diferentes planos de la muestra. Más nitidez 
que el de fluorescencia porque sólo se iluminan secciones de la muestra 
cada vez y utilizando luz láser.
De campo claro De campo oscuro
Epifluorescente Confocal
MICROSCOPIO ELECTRÓNICO: 
utiliza como fuente de iluminación 
un haz de electrones, cuya longitud 
de onda es menor que la de la luz. El 
poder de resolución es del orden de 
1-2nm (mil veces superior al óptico).
• Microscopio electrónico de transmisión 
(MET): 
Los electrones atraviesan la muestra y se 
proyectan sobre una pantalla fluorescente, en 
la que se forman imágenes que pueden ser 
captadas mediante cámaras fotográficas. La 
muestra se tiñe con metales pesados.
• Microscopio electrónico de barrido (MEB):
El haz de electrones no atraviesa la muestra, se 
refleja en su superficie y es recogido en una 
pantalla. 
Produce imágenes tridimensionales de la 
superficie estudiada.
La muestra se cubre con metales.
 El estudio de algunos elementos celulares requiere 
su separación de otros orgánulos o células.
1. Separación de células de los tejidos.
2. Ruptura de las células: para separar los orgánulos: 
provocando turgencia o plasmólisis, mediante 
ultrasonidos, o con detergentes.
3. Separación de orgánulos y estructuras celulares 
por ultracentrifugación: las partículas se depositan 
en función de su tamaño, forma y densidad. Se 
obtienen fracciones celulares separadas
Separación y fraccionamiento celular
 Cultivo celular: técnica que permite que unas células aisladas de un organismo 
pluricelular se mantengan vivas y se dividan en un preparado de forma artificial.
 Una línea celular es un cultivo de células que pueden proliferar de forma 
indefinida se las mantiene en un medio adecuado con el espacio suficiente.
 Las células cancerosas pueden dividirse de forma indefinida y formar una línea 
celular inmortal.
Cultivos celulares
1. Las células se separan de su ambiente interno del ambiente externo con el fin de 
mantener la homeostasis. Esta es la función de la membrana plasmática. 
1. Las células deben almacenar información y transmitirla a la generación siguiente. Esta 
es la función del ADN, que contiene la información para la construcción de proteínas.
1. Las células deben ser capaces de construir proteínas. Esta función se consigue por los 
ribosomas.
1. Las células deben llevar a cabo los procesos químicos de la vida. Muchas de estas 
reacciones químicas ocurren en el citoplasma. El medio de proceso químico es la 
matriz semifluida de la célula, llamado citosol.
Todas las células comparten cuatro funciones básicas
Hay tres grandes grupos o dominios en biología: Archaea, Bacteria yEukarya, 
cada una con un tipo de célula diferente. 
Las similitudes en su bioquímica dan apoyo a la hipótesis de que todas
las células derivan de un antepasado común.
Las Arqueas y las bacterias solían estar en un mismo grupo pero los análisis 
genéticos mostraron que estos tipos de células son distintas. 
Las células arqueas tienen una membrana plasmática, pero los lípidos que 
comprenden la membrana son diferentes de la bicapa de fosfolípidos en las 
bacterias. 
Las Arqueas, 
Bacterias y las
Células Eucarióticas
comparten funciones
y estructuras básicas
similares
Características de las células procariotas
Más pequeñas que las Eucariotas, tienen una mayor proporción de 
área de superficie vs. volumen, lo que les permite unos índices de 
crecimiento y metabolismo muy altos
8
E. coli puede dividirse cada 20 minutos, mientras que las células humanas tardan horas
* No todas las bacterias
tienen cápsula
Plásmidos
• Son moléculas de ADN pequeñas
• Replicación independiente del 
nucleoide
• Pueden ser transferidos en los 
procesos de conjugación entre 
bacterias
• Pueden conferir resistencia a 
antibióticos y drogas
Principales diferencias entre 
Procariotas y Eucariotas
• Las células Eucariotas son por lo general unas 10 veces
más grandes que las Procariotas y tienen unas 1,000 
veces más ADN
• Los Procariotas no tienen organelos con membrana
como el núcleo, el Golgi, la mitocondria, el cloroplasto...
• Los ribosomas de los Procariotas son un poco más
pequeños
• En los Eucariotas el ADN pasa a ARN en el núcleo, luego
sale al citoplasma para pasar a proteína. En Procariotas
todo ocurre en el citoplasma
Células Eucariotas
Célula procariota vs. célula eucariota
Célula procariota vs. célula eucariota
http://people.eku.edu/ritchisong/301notes1.htm
La teoría endosimbiótica intenta explicar cómo las células 
eucariotas evolucionaron a partir de los procariotas. 
Según esta teoría, las mitocondrias se originaron como 
procariotas de vida libre que fueron devorados por una 
célula eucariota ancestral. 
El procariota engullido no se digiere y se desarrolló una 
simbiótica. Pruebas que apoyan esta teoría:
1- Las mitocondrias y los cloroplastos tienen ADN que es 
distinto del ADN nuclear y que es circular, como el ADN 
bacteriano.
2- Las mitocondrias y los cloroplastos tienen ribosomas 
parecidos a los de bacterias y pueden sintetizar sus 
propias proteínas.
3- Las mitocondrias y cloroplastos son capaces de 
dividirse independientemente de la célula hospedadora.