Tema-3-y-4-La-Célula-Viva -Estructura-de-la-célula-procariota_compressed

Vista previa del material en texto

TEMAS 3 y 4: La Célula Viva. Componentes de la Célula Procariota Biología 2º Bachillerato 
 
BLOQUE 2. LA CÉLULA VIVA. MORFOLOGÍA, 
ESTRUCTURA Y FISIOLOGÍA CELULAR. 
TEMA 3. MODELOS DE ORGANIZACIÓN 
CELULAR. 
 
 
ÍNDICE: 
 
1. Introducción: teoría celular y tipos de organización celular. 
2. Células procariotas. 
3. Células eucariotas (vegetal y animal). 
 
 
 
 
 
TEMAS 3 y 4: La Célula Viva. Componentes de la Célula Procariota Biología 2º Bachillerato 
 
1. INTRODUCCIÓN. TEORÍA CELULAR Y TIPOS DE ORGANIZACIÓN 
CELULAR. 
En la actualidad se considera a la célula como la unidad morfológica y funcional de 
todos los seres vivos. Morfológica, en la medida en que todos los seres vivos están 
formados por una o más células, y funcional, en cuanto que las funciones que 
caracterizan al ser vivo (nutrición, relación y reproducción) también tienen lugar a 
nivel celular. También se suele decir que la célula es la porción más pequeña de 
materia viva que está dotada de vida propia: de una célula es lícito decir que "vive", 
mientras que no lo es decirlo de una proteína o de un ácido nucleico. 
El poder realizar afirmaciones de carácter tan general como las anteriores es el 
fruto de muchos años de investigación acerca de la estructura y función celular, 
aspectos estos que constituyen el campo de estudio de la Citología, área de la 
Biología que en la actualidad posee claras imbricaciones con la Bioquímica, la 
Genética y otras muchas áreas del conocimiento biológico. 
El tamaño de la mayoría de las células está por debajo del poder de resolución del 
ojo humano, por lo que su existencia pasó inadvertida hasta que se desarrollaron 
instrumentos ópticos como el microscopio compuesto, capaces de aumentar 
considerablemente el tamaño de las imágenes de los objetos observados. Las 
primeras observaciones de lo que hoy conocemos como células datan del siglo XVII, 
cuando el comerciante holandés Anton Van Leeuwenhoek construyó artesanalmente 
el primer microscopio conocido y pudo observar en una gota de agua procedente de 
una charca gran cantidad de "animálculos" que, basándonos en sus propias 
descripciones, se pueden identificar hoy como microorganismos unicelulares. En la 
misma época el microscopista inglés Robert Hooke, analizando con su microscopio 
láminas muy finas de corcho, observó que éste estaba formado por un retículo de 
pequeñas celdas, acuñando así el término célula (del latín cellulla = celdilla). 
A pesar de que se habían dado los primeros pasos en el estudio de las células, el 
siglo XVIII no deparó ningún avance significativo en este campo. Fue en la primera 
mitad del siglo XIX cuando el perfeccionamiento de los microscopios, la puesta a 
punto de técnicas de tinción para aumentar el contraste de las preparaciones, y la 
invención de aparatos, denominados microtomos, que permiten cortar láminas muy 
finas de materiales biológicos, condujeron a una serie de descubrimientos que 
desembocaron en la formulación de la teoría celular. 
LA TEORÍA CELULAR 
La constatación de que las células se encontraban presentes en todos los tejidos 
vivos sometidos a observación llevó al botánico M. Schleiden y al zoólogo T. 
Schwann a formular en 1837 dicha teoría de manera clara y precisa, afirmando que 
la célula es la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos, con capacidad 
para mantener de manera independiente el estado vital. Pocos años más tarde, en 
1855, se zanjó definitivamente una dura polémica acerca del origen de las células, 
descartándose la "generación espontánea" y aceptándose de manera generalizada 
 
TEMAS 3 y 4: La Célula Viva. Componentes de la Célula Procariota Biología 2º Bachillerato 
 
que toda célula procede, por división, de otra célula preexistente, lo que quedó 
plasmado en el célebre aforismo de Virchow: "Omnis cellulla ex cellulla". Esta 
afirmación fue inmediatamente incorporada a la teoría celular, que en la actualidad 
es considerada la más amplia de las generalizaciones que se han hecho en Biología. 
En resumen, la teoría celular contiene cuatro postulados: 
1) Los seres vivos están compuestos por células (Unidad estructural) 
2) La célula es la mínima unidad capaz de realizar las tres funciones vitales 
(Unidad fisiológica) 
3) Toda célula procede de otra célula (Unidad reproductora) 
4) La célula contiene la información necesaria para regular sus funciones y es 
capaz de transmitirla (Unidad genética). 
TIPOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR 
Todas las células están delimitadas con respecto a su entorno por una membrana, la 
membrana plasmática, que encierra en su interior un contenido celular, el 
citotoplasma, que comprende las diferentes estructuras celulares. 
Existen en la actualidad dos tipos diferenciados de organización celular que están 
representados en dos grandes estirpes celulares: las células procariotas (del 
griego pro = antes, y carión = núcleo) y las células eucariotas (del griego eu = 
verdadero, y carión = núcleo). La diferencia más patente entre ambas reside en que 
el material genético de la célula eucariota está delimitado del resto del contenido 
celular por una envoltura membranosa, dando lugar a una estructura conocida como 
núcleo; por el contrario, el material genético de la célula procariota se encuentra 
disperso, sin ninguna envoltura que lo delimite claramente, dando lugar a una 
estructura difusa denominada nucleoide. 
Las diferencias más significativas entre células procariotas y eucariotas se 
resumen en la siguiente tabla: 
 
PROCARIOTA EUCARIOTA 
Organización celular muy sencilla, exclusiva de 
bacterias. 
Organización celular compleja, presente 
en el resto de seres vivos. 
Son visibles al microscopio con gran aumento, ya 
que su diámetro oscila entre 0,1 y 50 micras. 
Son visibles con el microscopio. Su 
diámetro está comprendido entre 10 y 
100 micras. 
No tienen núcleo definido y carecen de 
envoltura nuclear. 
Tienen núcleo definido rodeado de una 
por una envoltura nuclear. 
 
TEMAS 3 y 4: La Célula Viva. Componentes de la Célula Procariota Biología 2º Bachillerato 
 
 
Su material genético es un ADN circular que se 
encuentra más o menos condensado en una 
porción de citoplasma llamada nucleoide. No posee 
histonas. 
Su material genético está compuesto 
de múltiples moléculas de ADN lineal, 
que se encuentra condensado en 
cromosomas o descondensado en la 
cromatina según el momento del ciclo 
celular. 
Su división celular es directa por bipartición. No 
hay mitosis. 
Su división celular es por mitosis. 
 
Presentan flagelos submicroscópicos formados 
por dos tipos de componentes proteicos. 
Pueden presentar cilios y flagelos de 
compleja estructura rodeados por la 
membrana plasmática. 
 
Tiene una pared celular de mureina 
(peptidoglucano)muy gruesa, que suele estar 
envuelta por una cápsula. 
Las plantas y algas (de celulosa) y los 
hongos (de quitina) presentan pared 
celular, químicamente más sencilla que la 
de procariotas. En células animales está 
ausente. 
Su membrana plasmática carece de glucocáliz y 
colesterol. 
Presentan glucocáliz de polisacáridos y 
colesterol en sus membranas. 
Carece de citoesqueleto y de la mayoría de los 
orgánulos celulares: solo presenta ribosomas y 
estructuras de almacenamiento. 
Tienen un citoesqueleto y gran 
variedad de orgánulos (mitocondrias, 
cloroplastos, retículo endoplasmático, 
lisosomas, vesículas, aparato de Golgi….) 
Tiene ribosomas pequeños (con coeficiente de 
sedimentación 70S) 
Tiene ribosomas grandes (80S). 
También posee ribosomas 70S en 
mitocondrias y cloroplastos. 
Los complejosenzimáticos se encuentran asociados 
a la membrana. 
Los complejos enzimáticos se localizan 
en determinados orgánulos (mitocondrias y 
cloroplastos). 
 
La moderna taxonomía clasifica a los seres vivos en cinco Reinos: Moneras, 
Protoctistas, Hongos, Animales y Vegetales. Los organismos procariontes 
pertenecen en su totalidad al Reino Moneras mientras que los otros cuatro Reinos 
están integrados por organismos eucariontes. 
Forma y tamaño celular: 
En medio acuoso las células tienden espontáneamente a adoptar una forma 
aproximadamente esférica. Sin embargo, la forma de las células vivas puede ser 
muy variada y viene determinada por su función o por la proximidad de células 
vecinas. Así existen células de forma poligonal, poliédrica, prismática, cilíndrica y 
otras muchas. Algunas células presentan formas muy sofisticadas, de aspecto 
estrellado o arborescente, como es el caso de las neuronas, y otras presentan 
incluso la capacidad de cambiar de forma en el transcurso del tiempo. 
 
TEMAS 3 y 4: La Célula Viva. Componentes de la Célula Procariota Biología 2º Bachillerato 
 
La mayor parte de las células son de tamaño microscópico. Generalmente, las 
células procariotas tienen dimensiones que oscilan entre 1 y 2 μm, mientras que en 
las células eucariotas, animales y vegetales, lo hacen entre 10 y 30 μm. En los 
organismos pluricelulares el tamaño global del organismo no está en función del 
tamaño de sus células constituyentes sino del número de éstas: un elefante tiene 
muchas más células que una hormiga, pero éstas son de tamaño similar en ambas 
especies (figura 1). 
 
Figura 1. Niveles de tamaño en los seres vivos. 
 
Cabe preguntarse por qué en el curso de la evolución se ha favorecido este tipo de 
tamaños celulares, es decir, por qué las células no son en general más grandes o por 
qué no son más pequeñas. Probablemente, el límite inferior en tamaño viene 
marcado por el número mínimo de biomoléculas y estructuras supramoleculares que 
la célula necesita para mantener el estado vital. Las células más pequeñas, ciertas 
bacterias denominadas micoplasmas, miden unos 0,3μm (300 nm) y no parece que 
 
TEMAS 3 y 4: La Célula Viva. Componentes de la Célula Procariota Biología 2º Bachillerato 
 
células más pequeñas pudieran albergar la maquinaria bioquímica imprescindible 
para realizar sus funciones esenciales. Por otro lado, el límite superior del tamaño 
celular puede venir dado por la velocidad de difusión de las moléculas disueltas en 
un medio acuoso: las células pequeñas tienen una mayor relación 
superficie/volumen, y su interior es por lo tanto más accesible a las sustancias que 
difunden hacia él a partir de su entorno. 
2. LAS CÉLULAS PROCARIOTAS 
La célula procariota (figura 2 y 3) es organizativamente más simple y 
evolutivamente más antigua que la célula eucariota, la cual desciende de ella. 
Carece de un sistema interno de membranas que la divida en diferentes 
compartimentos; se trata, pues, de un recipiente único rodeado de una única 
membrana; en realidad, la ausencia de núcleo no es más que una consecuencia de la 
falta de este sistema membranoso interno. Los organismos procariontes (formados 
por células procariotas) son siempre unicelulares. 
 
Figura 2. Estructura y componentes de una célula procariota. 
 
 
TEMAS 3 y 4: La Célula Viva. Componentes de la Célula Procariota Biología 2º Bachillerato 
 
 
Figura 3. Micrografía electrónica de células procariotas. 
3. LAS CÉLULAS EUCARIOTAS 
Por otra parte, al contrario que las procariotas, la célula eucariota está 
compartimentada por un extenso sistema de membranas del que la envoltura 
nuclear no es más que una parte especializada; este sistema membranoso da lugar a 
diferentes estructuras denominadas orgánulos celulares. 
Las células eucariotas se dividen a su vez en dos grandes tipos: las células animales 
(figuras 4 y 5) y las células vegetales (figuras 6 y 7), que se distinguen por la 
posesión exclusiva de determinados orgánulos o estructuras, como los centriolos, 
exclusivos de la célula animal, o los cloroplastos y la pared celular, exclusivos de la 
célula vegetal. Los eucariontes pueden ser unicelulares o pluricelulares. 
En la siguiente tabla observamos las principales diferencias entre una célula 
eucariota animal y otra eucariota vegetal: 
 
 
TEMAS 3 y 4: La Célula Viva. Componentes de la Célula Procariota Biología 2º Bachillerato 
 
 
Figura 4. Estructura y componentes de una célula eucariota animal. 
 
Figura 5. Micrografía de una célula eucariota animal. 
 
TEMAS 3 y 4: La Célula Viva. Componentes de la Célula Procariota Biología 2º Bachillerato 
 
 
Figura 6. Estructura y componentes de una célula eucariota vegetal. 
 
 
Figura 7. Micrografía de una célula eucariota vegetal. 
 
TEMAS 3 y 4: La Célula Viva. Componentes de la Célula Procariota Biología 2º Bachillerato 
 
 
TEMA 4. COMPONENTES DE LA CÉLULA 
PROCARIOTA. 
 
 
ÍNDICE. 
1. Envolturas celulares: membrana plasmática, pared 
bacteriana (gram + y gram -) y cápsula bacteriana. 
2. Flagelos, pili bacterianos y fimbrias. 
3. Citoplasma: estructuras citoplasmáticas: ribosomas, 
inclusiones, vesículas y plásmidos. 
4. Nucleoide. 
5. Actividades. 
 
 
 
 
 
TEMAS 3 y 4: La Célula Viva. Componentes de la Célula Procariota Biología 2º Bachillerato 
 
 
1. ENVOLTURAS CELULARES. 
Membrana plasmática: es una bicapa lipídica similar a la de las células eucariotas 
que carece de esteroles. 
Mesosomas: repliegues de la membrana que permiten aumentar la superficie. 
Intervienen en la formación de la pared, en la replicación del ADN y en su 
distribución durante la división celular. Portan las cadenas respiratorias y los 
pigmentos fotosintéticos implicados en la respiración celular y la fotosíntesis 
respectivamente. Algunos autores consideran que no son estructuras reales, sino 
artefactos producidos por el tratado de las células para su estudio en microscopía. 
Cápsula: Es una capa externa y viscosa, de polisacáridos y moléculas proteicas, muy 
frecuente en las bacterias patógenas porque que facilita la adherencia a los 
tejidos del hospedador. No está presente en todos los procariotas. A la cápsula 
bacteriana se le atribuyen las siguientes funciones: 
 Fija la bacteria patógena a su huésped. 
 Protege a la bacteria de la desecación del medio. 
 Regula los procesos de intercambio de agua y nutrientes, además de servir 
como almacén de nutrientes. 
 Defensa frente a anticuerpos, bacteriófagos y células fagocíticas. 
 Permite la formación de colonias de bacterias. 
 
Pared celular: Estructura rígida que protege a la célula y le da forma. No aparece 
en los micoplasmas. Existen dos tipos de pared bacteriana que pueden detectarse 
por la tinción de Gram (figura 8). En la siguiente tabla se exponen algunas 
características de ambas paredes bacterianas. 
 
GRAM POSITIVAS (violetas) GRAM NEGATIVAS (rojas) 
Pared gruesa compuesta en un 90% por 
mureína (peptidoglucano). 
Espacio periplásmico muy pequeño 
Patógenas (botulismo, tuberculosis) 
Uso industrial (lactobacillus) 
Fabricación de antibióticos 
Pared más delgada compuesta por 
Mureína (10%) y una membrana externa 
que contiene un lípido tóxico para los 
animales (lípido A). 
Son más resistentes a antibióticos. 
Patógenas (sífilis, tifus) 
Bacterias del azufre y del nitrógeno(ciclos biogeoquímicos) 
 
TEMAS 3 y 4: La Célula Viva. Componentes de la Célula Procariota Biología 2º Bachillerato 
 
 
Figura 8. Estructura y composición de las paredes vegetales según la tinción de Gram. 
 
2. FLAGELOS, PILI BACTERIANOS Y FIMBRIAS. 
Los flagelos bacterianos (figura 9 y 10) están formados por unas subunidades 
proteicas de flagelina. No están rodeados por membrana y su movimiento es 
rotacional (como el de una hélice). Tiene un corpúsculo basal que se encuentra en el 
interior, del que sale un filamento hueco. 
 
Figura 9. Estructura de los flagelos bacterianos. 
 
TEMAS 3 y 4: La Célula Viva. Componentes de la Célula Procariota Biología 2º Bachillerato 
 
 
Figura 10. Micrografía electrónica de un flagelo bacteriano. 
 
Los pili y fimbrias (figura 11) son estructuras similares más cortas que los flagelos, 
formados por evaginaciones de la membrana plasmática. Los fimbrias son 
filamentos muy cortos que son utilizados para adherirse a determinadas 
superficies, como a la superficie membranosa de las células a las que infectan. Los 
pili se utilizan para adherirse a otras bacterias para el intercambio de material 
genético (p.e. plásmidos). 
 
Figura 11. Micrografías electrónica de fimbrias y pilis bacterianos. 
 
TEMAS 3 y 4: La Célula Viva. Componentes de la Célula Procariota Biología 2º Bachillerato 
 
 
3. CITOPLASMA Y ESTRUCTURAS CITOPLASMÁTICAS: RIBOSOMAS, 
INCLUSIONES, VESÍCULAS Y PLÁSMIDOS. 
El Citoplasma, aunque tiene una composición similar al de las células eucariotas, no 
tiene orgánulos membranosos. En el citosol, el fluido que contiene, se encuentra el 
nucleoide, los plásmidos, inclusiones con sustancias de reserva, y ribosomas 70 S. 
Los ribosomas procariotas (70 S), como los de las eucariotas, están formados por 
dos subunidades que no siempre están unidas. La subunidad menor es de 30 S, y la 
mayor de 50 S. 
Como particularidad, muchas bacterias presentan plásmidos (figura 12), unos 
anillos pequeños de ADN, que son independientes del cromosoma y que pueden 
duplicarse. Sus genes codifican enzimas que proporcionan ciertas características a 
las bacterias que las contienen como resistencia frente a los antibióticos. Estos 
genes pasan de las células madres a las hijas, pero también pueden ser 
transferidos al cromosoma bacteriano, a los virus y a otras bacterias. Esta es la 
causa de que enfermedades que estaban controladas, como la tuberculosis, pueda 
resurgir. 
 
Figura 12. Micrografía electrónica y dibujo de un plásmido 
 
Las inclusiones están dispersas por el citoplasma, sin estar envueltas por ninguna 
membrana ni envoltura proteica. Corresponden a gránulos de reserva que la 
bacteria ha sintetizado en momentos de abundancia de alimentos, y a residuos de 
su metabolismo. 
Las vesículas son formaciones huecas de forma más o menos esférica, que 
contienen gas. Están formadas por una membrana de proteínas impermeable al agua 
https://biologia-geologia.com/biologia2/69_sistemas_de_membranas_y_organulos_celulares.html
https://biologia-geologia.com/biologia2/69_sistemas_de_membranas_y_organulos_celulares.html
https://biologia-geologia.com/biologia2/6926_ribosomas.html
 
TEMAS 3 y 4: La Célula Viva. Componentes de la Célula Procariota Biología 2º Bachillerato 
 
y a los solutos, pero que permite pasar a los gases. Regulan la flotabilidad de las 
bacterias que las poseen, como las bacterias fotosintéticas purpúreas y verdes, lo 
que les permite alcanzar la profundidad con la intensidad de luz óptima para su 
desarrollo. 
4. NUCLEOIDE. 
El cromosoma bacteriano está formado por una sola molécula de ADN bicatenario 
circular, asociada a proteínas no histónicas. No está rodeado por ninguna 
membrana nuclear, por lo que a la región en la que se sitúa se le llama nucleoide 
(Figura 13). Suele estar unido a los mesosomas. 
El ADN bacteriano tiene como función mantener y conservar la información 
genética y dirigir el funcionamiento de todo el metabolismo bacteriano. 
 
Figura 13. Micrografía electrónica del nucleoide bacteriano. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
NUCLEOIDE 
 
TEMAS 3 y 4: La Célula Viva. Componentes de la Célula Procariota Biología 2º Bachillerato 
 
 
Podemos observar la estructura completa de una célula procariota en la figura 14. 
con sus dos variedades “grampositiva” y “gramnegativa”. 
 
 
 
Figura 14. Estructura general de una célula procariota. 
 
 
 
TEMAS 3 y 4: La Célula Viva. Componentes de la Célula Procariota Biología 2º Bachillerato 
 
5. ACTIVIDADES. 
1. Enumera los postulados de la teoría celular. 
2. Describe 4 diferencias entre una célula procariota y una eucariota. 
3. Nombra los componentes de la célula procariota del siguiente dibujo. 
 
4. Nombra los componentes de la célula eucariota en los siguientes dibujos. 
 
 
TEMAS 3 y 4: La Célula Viva. Componentes de la Célula Procariota Biología 2º Bachillerato 
 
5. ¿Cuáles son las diferencias entre la pared de las bacterias grampositivas y 
gramnegativas? 
6. ¿Qué diferencias hay entre los ribosomas de las células eucariotas y de las 
procariotas? 
7. ¿Qué son los plásmidos? ¿y los mesosomas?