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Tema 4 LA CÉLULA Preguntas resumen 1.- Diversas definiciones. 2.- Enunciado de la Teoría Celular. 3.- Funciones celulares 4.- Estructuras celulares comunes a todas las células. 5.- Diferencia entre célula eucariota y procariota. 6.- Diferencia entre célula animal y vegetal. 7.- Orgánulos de la célula eucariota y funciones. 8.- Señalar nombre sobre un esquema o diagrama celular. 9.- Formas de movimiento de las células. 10.- Diferencia entre cromatina y cromosoma. 11.- Mitosis. 12.-Meiosis. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Comprender que la célula es la unidad anatómica y fisiológica de los seres vivos. Conocer los postulados básicos de la teoría celular. Citar y explicar las funciones celulares. Diferenciar la célula procariótica de la eucariótica, e indicar los organismos vivos que tiene cada una de ellas. Enumerar los diferentes orgánulos celulares, y establecer la relación entre estructura y función. Comprender la importancia del núcleo celular como asiento de la información genética. Establecer las diferencias entre las células vegetales y las animales enumerando sus características diferenciales. Comprender la importancia de la mitosis y de la meiosis y establecer una comparación entre ambos procesos. Describir las fases de la mitosis comprendiendo y elaborando los esquemas y dibujos correspondientes. Valorar la necesidad de la meiosis en los organismos pluricelulares. Indicar los diferentes niveles de organización biológicos. 1.- Introducción. La parte más pequeña de un organismo vivo, que conserva todas sus funciones vitales es la célula.. Existen dos tipos de células, uno más primitivo que otro: Procariota y Eucariota. Las células se van organizando y formando niveles de complejidad y de organización cada vez más complejos, culminando en la biosfera. (conjunto de seres vivos existentes en nuestro planeta). 2.- Teoría Celular. Por su pequeño tamaño, no se supo de su existencia hasta la invención del microscopio. Fue Robert Hooke (1665), el primero en observar células en laminillas de corcho. Su semejanza con las celdas de un panal, hizo que las denominase cellulas. (en latín celdillas). En 1838, el botánico Schleiden y el zoólogo Schwam enunciaron la Teoría Celular, que se fue complementando hasta quedar como sigue en la actualidad. 2.1.- Enunciado de la Teoría Celular. - Todo ser vivo está formado por una o más células. - La célula es lo más pequeño que tiene vida propia: es la unidad anatómica y fisiológica del ser vivo. - Toda célula procede de otra célula preexistente. El material hereditario pasa de la célula madre a las hijas. - Cada célula de un organismo pluricelular presenta su propia actividad, aunque existe coordinación entre ellas, 3.- Funciones y estructuras de las células. 3.1.- Funciones celulares. Al ser las unidades básicas de la vida, realizan las tres funciones vitales. (nutrición, relación y reproducción). Nutrición.- obtienen materia y energía del medio y lo transforman en sustancias complejas para su vida y crecimiento mediante el metabolismo. Relación.- control del ser vivo sobre todas sus funciones, regulando el metabolismo y detectando los cambios en el medio externo que afectan a su equilibrio interno. Consta de dos fases: Recepción del estímulo y elaboración de la respuesta. Reproducción.- permiten la perpetuación de la especie, mediante la formación de nuevas células. La reproducción en los organismos celulares da origen a un nuevo ser, y en los pluricelulares no, en estos últimos se reemplazan células o bien el organismo crece. 3.2.- Estructura celular. Todas las células por muy diferentes que sean, tienen tres pares básicas: Membrana Citoplasma Material Genético Membrana.- Aísla y protege del entorno, aunque deja pasar algunas sustancias. (Semipermeable). Citoplasma.- Espacio interior de la célula, donde se desarrollan las funciones metabólicas. Está relleno del hialoplasma. Material genético.- Moléculas que contienen la información genética, dirige todas las actividades celulares y proporciona las características de cada célula. Nucleoplasma.- Líquido que rellena al nucleo. 4.- Tipos de células. Existe una gran variedad de células, pero las podemos clasificar según su tamaño, forma y complejidad. Tamaño.- Muy variable, pero por su pequeñez, se mide en micrómetros. (micras). Forma.- Muy variada y relacionada con la función que desempeña. Complejidad.- Aunque todas tienen las mismas funciones y presentan una estructura similar, existen dos tipos según su complejidad: Procariotas y Eucariotas. 4.1.- Tipos de células Procariotas: No presenta núcleo, por tanto el material genético está libre en el citoplasma. Es más pequeña que la eucariota. (0.3 a 3 micras). No presenta orgánulos. Tienen pared celular, y algunos cápsula. Son generalmente bacterias. Eucariotas: Son más avanzadas, evolucionadas. Material genético protegido dentro del núcleo. Con orgánulos citoplasmáticos que realizan funciones especificas. De mayor tamaño que las procariotas. Entre 5 y 20 micras. Presentan una red de filamentos en el citoplasma, que le sirven para mantener su forma y realizar determinados movimientos. (Citoesqueleto). 5.- La célula eucariota http://samuribe.blogspot.com.es/2011/01/estructura-anatomia-celular.html 5.1.- Envueltas.- Membrana plasmática y pared celular. 5.1.1.- Membrana plasmática.- Posee una doble capa de lípidos. Estos lípidos son anfóteros, lo que quiere decir que tienen una parte hidrófila y otra hidrófuga. Se organizan de tal forma que impiden el paso de cualquier sustancia polar. En esta capa cada cierto espacio hay proteínas que crean unos canales que regulan el paso de sustancias: en el exterior de la membrana se sitúan glúcidos que pueden captar información del exterior: 5.1.2.- Pared celular.Típica de algunas células vegetales. Esta formada por polisacáridos que le confiere a la célula rigidez. http://samuribe.blogspot.com.es/2011/01/estructura-anatomia-celular.html 5.2.- Orgánulos citoplasmáticos.- Son estructuras membranosas con una cavidad interior, donde se encuentran las moléculas necesarias para realizar sus funciones vitales. (Los ribosomas son una excepción). Dos tipos o grupos de orgánulos. Sistema vacuolar. Orgánulos energéticos. 5.2.1.- Sistema vacuolar. Compuesto entre otros por: - Retículo endoplásmatico. (Síntesis proteica). Formado por un conjunto de túmulos y vesículas muy complejos. Si no tiene ribosomas se denomina liso, y si tiene pegados a él, se denomina rugoso. Distribuye, recoge, almacena y transporta las proteínas fabricadas en los ribosomas. También fabrica lípidos y construye la membrana nuclear. - Aparato de Golgi. (Modifica y almacena proteínas). Es un orgánulo membranoso formado por la agrupación de vesículas y sacos aplanados. Almacena y clasifica las proteínas que recibe del retículo endoplasmático, además aporta materiales a la membrana para renovarla. - Lisosomas. (Enzimas digestivas). Pequeñas esferas membranosas que almacenan enzimas digestivas que ayudan a digerir los alimentos. Provienen del Golgi. - Vacuolas. (Almacenamiento). Acumulan sustancias de reserva o de desecho. En las células vegetales adultas son más grandes y abundantes, porque no expulsan el contenido, sino que lo almacenan. - Ribosomas. Pequeños orgánulos carentes de membrana, relacionados con la síntesis de proteinas. 5.2.2.- Orgánulos energéticos.- - Mitocondrías. Tienen doble membrana, una externa lisa y otra interna con unos repliegues denominados crestas mitocondriales. El espacio interno es la matriz. Realiza la respiración celular. Transforma la materia orgánica en energía: ATP. - Cloroplasto. Orgánulo de doble membrana capaz de realizar la fotosíntesis: la transformación de la materia inorgánica en orgánica. En su interior tiene una especie de sacos denominados tilacoides. Posee clorofila,pigmento que le da color verde. Su espacio interno es el estroma. 5.3.- Estructuras de movimiento.- Algunas células eucariotas son capaces de moverse mediante: Cilios y flagelos. Cambios en la viscosidad del citoplasma. - Cilios y flagelos. Son orgánulos móviles formados a partir de fibras de proteínas del citoesqueleto. El movimiento de cilios y flagelos esta dirigido y coordinado por unas estructuras que hay en su base denominadas centriolos. - Centriolo. Exclusivo de las células animales. Son una pareja de pequeños cilindros, formados por un agregado de microtúbulos cilíndricos que forman los cílios y flagelos, y que intervienen en la separación de los cromosomas durante la reproducción celular. - Cambios en la viscosidad del citoplasma. Provocados por las proteínas del citoesqueleto que se agrupan o separan. De esta forma se emiten los pseudópodos. 5.4. El núcleo. Característico de la célula eucariota, en él se localiza el material genético. Se considera como el centro de control celular. El núcleo cuando no está dividiéndose se dice que está en interfase. - Cromatina. Componente fundamental formado por el material genético, que cuando se hace necesario se concentra en forma de muelle formando los cromosomas. - Cromosomas. Son las fibras de ADN condensadas. Almacenan la información genética. En la mayoría de los seres vivos, los cromosomas se encuentran por parejas, teniendo cada pareja los mismos cromosomas. A cada pareja se le denomina cromosomas homólogos, y su número se dice que es diploide. En el hombre hay 23 cromosomas (22 autosomas y 1 sexual). Un cromosoma puede tener dos cromátidas unidas por un centrómero. Las cromatidas son cadenas iguales de ADN, con los mismos genes y alelos, ya que una se ha formado a partir de otra. Diploide 2n cromosomas. Haploide n cromosomas. - Nucleoplasma o carioplasma. Medio acuoso del interior del núcleo semejante al hialoplasma. - Nucleolo. Estructura esférica relacionada con el mensaje genético. La función principal del nucleolo es la producción y ensamblaje de los componentes ribosómicos. (Allí se forman los ribosomas). 5.5 Dos tipos de células eucariotas. 5.5 Dos tipos de células eucariotas. Vegetal.- Tiene cloroplastos, no tiene centriolos, presenta pared celular, contiene grandes vacuolas. Animal.- Carece de cloroplastos, presenta centriolos, no tiene pared celular, tiene pequeñas vacuolas. Pared vegetal. Da soporte, protección y esqueleto a la célula vegetal. Está formada por capas superpuestas de celulosa. (polisacárido compuesto por glúcidos). 6.- La reproducción celular. Es la división de una célula para a partir de una, producir dos. Dos procesos. * Mitosis.- Se crea una célula igual a la madre. * Meiosis.- Se crea una célula con la mitad de cromosomas. Gameto. 6.1. Mitosis. Proceso que da lugar a una célula hija exactamente igual a la progenitora. Se transmite la misma información genética que tenía la célula madre. Se divide en cuatro fases. Profase Metafase Anafase Telofase) Profase - Comienza con la conversión de la CROMATINA en CROMOSOMAS (1) por un proceso de espiralización de las cadenas (igual que si tenemos un alambre largo y lo convertimos en un muelle), seguiremos teniendo lo mismo, pero de forma diferente: las dos cadenas que son completamente idénticas (ya que una se ha formado por replicación de la otra) se espiralizan juntas originando las cromátidas del cromosoma. - Se duplican los centriolos (2). - La membrana nuclear desaparece (3). - Cuando ya ha desaparecido la membrana nuclear, los centriolos migran hacia los polos (extremos) de la célula (4), apareciendo entre los dos pares de centriolos una serie de fibras de proteína dispuestas de polo a polo que reciben el nombre en conjunto de HUSO ACROMÁTICO (5). - Los cromosomas ya formados se mueven y se unen a una fibra del huso por su centrómero (un sólo cromosoma por fibra) (6), de manera que las cromátidas migran a la zona ecuatorial de la célula. - Cuando se han unido se van moviendo hasta situarse en el centro de la célula. - En la célula vegetal no existen centriolos y a veces no se ve el huso acromático Metafase Es una fase breve en la que todos los cromosomas se encuentran situados en el ecuador (parte media) de la célula, formando una figura muy característica llamada PLACA ECUATORIAL (1). Tras colocarse aquí comienza la siguiente fase. Anafase Las cromátidas se separan y se desplazan hacia los centriolos, al tiempo que van desapareciendo las fibras del huso. En este momento ya se ha repartido el material hereditario (las cadenas de ADN) de forma idéntica en dos partes. Telofase Es como una profase al revés, los cromosomas se desespiralizan y se transforman en cromatina (2); aparece la membrana nuclear (1), quedando una célula con dos núcleos. Aquí concluye la mitosis. Citocinesis Lo siguiente que se produce es la división del citoplasma, proceso que se conoce como citocinesis. En células animales el citoplasma se estrangula y rompe. En células vegetales aparece una pared de separación en la célula. 6.2. Meiosis Se trata de un proceso de división celular, que origina células con la mitad del número de cromosomas, n cromosomas (haploides). Esto es necesario para formar gametos. Meiosis De no ser así tendríamos células con 4n cromosomas (tetraploides). Todas las células del cuerpo se denominan somáticas y tienen 2n cromosomas, las sexuales tienen n cromosomas y son haploides. Por tanto podemos definir meiosis como el proceso mediante el cual una célula diploide se transforma en células haploides con n cromosomas. La meiosis consta de dos procesos denominados Meiosis I y Meiosis II. 6.2.1. Meiosis I o Primera Meiosis (Mitosis I) Se forman células con la mitad de cromosomas. Profase I Metafase I Anafase I Telofase I Profase I Es similar a la de mitosis en cuanto a que es una fase de preparación: - Desaparece la membrana nuclear (3) - Se espiralizan las cadenas de ADN, apareciendo los cromosomas (1) - Se duplican los centriolos (2) y migran a los polos (4) - Se forma el huso acromático (6) - Cada par de cromosomas homólogos se unen a una fibra del huso y se produce un intercambio de material genético (recombinación). Muy importante para la variabilidad genética. (5) Metafase I Los pares de cromosomas homólogos se sitúan en la parte media de la célula formando la placa ecuatorial (1). Anafase I Se produce la separación y migración de los cromosomas homólogos, por lo que a diferencia de lo que sucedía en la mitosis, los que se desplazan son cromosomas enteros en lugar de cromátidas. Al final de la Anafase I tenemos dos juegos de cromosomas separados en los polos opuestos de la célula, uno de cada par, por lo que es en esta fase cuando se reduce a la mitad el número de cromosomas. Telofase I Como en la telofase normal, se puede regenerar nuevamente el núcleo (1), iniciándose inmediatamente la División II. No sin antes haberse producido la citocinesis. 6.2.2.- Meiosis II Es como una mitosis normal que se da simultáneamente en las dos células hijas; en profase II se unen cromosomas individuales a las fibras del huso y en anafase II se separan cromátidas; al final de la citocinesis II tendremos cuatro células hijas que tendrán cada una la mitad de las cadenas de ADN que tenían en la interfase; serán por tanto células haploides cuya función será la de intervenir en la fecundación, es decir, serán gametos. En las células vegetales la meiosis es similar pero con las mismas diferencias que en la mitosis normal. Meiosis II Profase II. Se condensan los cromosomas, desaparece núcleo, se duplican centriolos, aparece el huso. Metafase II. Los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial unidos por el centrómero al huso. Anafase II. Se separan las cromátidashermanas de cada cromosoma y se dirigen a cada polo. Telofase II. Se descondensan los cromosomas en cada polo, se forma la membrana nuclear, desaparecen los restos del huso y aparece el nucleolo. 7.- Niveles de organización biológicos La vida se presenta con diferentes grados de complejidad. (célula, organismo, población, biocenosis, ecosistema y biosfera). Cada nivel de organización se estudia por diferentes ramas de la biología. Citología Célula. Anatomía y Fisiología Organismo Ecología Población, biocenosis y ecosistemas. Población.- Individuos de una misma especie que viven en un mismo territorio. Biocenosis.- Poblaciones que comparten un medio común y que interaccionan entre ellas. Ecosistemas.- Organismos vivos y medioambiente en el que viven, junto a las relaciones entre ellos. Biosfera. Conjunto de seres vivos de la Tierra. 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