1.1. Introducción a la célula

Biología celular

Todos los seres vivos están constituidos por células, en ellas se refleja el proceso evolutivo, a través de sus distintos tipos y complejidad. A pesar de que la vida apareciò en el planeta hace aproximadamente 3,500 millones de años, los organismos multicelulares, apenas tienen 550 millones de años.

Índice

Información básica sobre biología celular

Pág. 5

Microscopíade luz

Unicelularidad

Pág. 16

Pág. 3

Teoría celular

Referencias

Pág. 26

Pág. 23

Diferenciación

Pág. 21

Multicelularidad

Teoría celular

De la célula a la teoría celular

1665. Robert Hooke observó células de corcho en un microscopio, y acuñó el término "célula".Los microscopios fueron mejorando y se observaron mejor las estructuras, pero faltaba una definición y estudiar sus propiedades. 1838. Con base en diversos trabajos de Theodor Schwann, Matthias Schleiden y Rudolph Virchow, se desarrolló la teoría celular. Hoy en día la citología es la encargada de estudiar las células

Teoría celular

Postulados

Todos los organismos están compuestos por células

Generalidades a partir de las diferencias

• La célula es la unidad básica de la vida. Nada que esté debajo de este nivel de organización es considerado vivo, y todos los seres vivos poseen, cuando menos, una célula.
• Toda célula viva está rodeada por una membrana, que separa su contenido del exterior
• Toda célula posee material genético que almacena las instrucciones para que la cèlula desarrolle sus actividades
• Toda célula posee metabolismo, es decir, lleva a cabo reacciones químicas mediadas por enzimas producidas en la célula
• Toda célula posee un sistema de liberación de energía que permite que las actividades celulares se desarrollen
• Toda célula proviene de una célula pre existente

A pesar de las evidentes variaciones entre los distintos tipos de células, algunas características aparecían de forma consistente:

Excepciones

Microscopía de luz

Conociendo lo microscópico

El microscopio nos ha permitido conocer lo que no podemos ver a simple vista. El primero, y aún más utilizado, es el microscopio de luz

Microscopio de luz

Microscopio de luz

Los microscopios son instrumentos científicos que nos permiten visualizar objetos que son demasiado pequeños para poder observarlos a simple vista.

Una célula animal normal mide entre 10 y 20 μm (un quinto de lo más pequeño que percibimos a simple vista).

Habilidad: Es muy importante desarrollar la habilidad de utilizar microscopios de luz para poder observar células, hacer diagramas de tus observaciones y etiquetar adecuadamente las estructuras que observas.

microscopio

Microscopio de luz

Componentes

El microscopio óptico compuesto

El microscopio óptico consiste en lentes ópticas para obtener el aumento deseado. También es conocido como microscopio de luz.​​ ​Se utiliza para conocer la organización microscópica, y posee distintas lentes para obtener distintos aumentos

El microscopio estereoscópico

El microscopio estereoscópico consiste en lupas y visión binocular (forzosamente), debido a que es utilizado para observar estructuras pequeñas de manera tridimensional. Su aumento es menor que el del microscopio compuesto

Microscopio de luz

Utilización

Enfoque

Esquematización

Montaje de las muestras

El enfoque correcto permite la visualización de todas las estructuras celulares que el lente pueda brindar. Para ello hay una serie de pasos a seguir. NUNCA toques los objetivos

La correcta esquematización de las células y sus estructuras facilita el análisis de las mismas. Hay diversas estrategias para que tu esquema sea lo más fiel posible

Las muestras pueden ser permanentes o temporales. Las muestras permanentes requieren una gran habilidad y en general, son hechas por expertos

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Unicelularidad

Una célula para todo

Los organismos unicelulares son capaces de realizar todas las funciones de un ser vivo. Una sola célula es suficiente para cumplir con todas sus funciones.

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Unicelularidad

Generalidades

Organismos unicelulares

Los organismos que tienen una sola célula requieren, por tanto, que esta sea capaz de realizar todas las funciones de la vida, las cuales son:Nutrición (obtener alimento para obtener energía y materiales necesarios para crecer) Metabolismo (reacciones químicas que se llevan a cabo dentro de la célula) Crecimiento (aumento de tamaño) Respuesta (capacidad de reaccionar al entorno) Excreción (deshacerse de los productos de desecho, productos del metabolismo) Homeostasis (mantener las condiciones dentro de los organismos dentro de los límites tolerables) Reproducción (producción de descendencia, por vía sexual o asexual)

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¿y estos?

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Unicelularidad

El tamaño

Tamaño de la célula

El metabolismo celular (reacciones químicas) ocurre en el citoplasma de la célula. A través de la membrana entran los insumos necesarios para el metabolismo, y salen sus productos de desecho. La tasa en la cual las sustancias atraviesan la membrana dependen de la superficie de la célula, por lo tanto, la tasa metabólica es proporcional al volumen de la célula, mientras que la tasa de intercambio es proporcional al área de la célula.

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La relación superficie/volumen determina el tamaño de la célula

Unicelularidad

El organismo modelo

Chlamydomonas es un género de algas verdes unicelulares (Clorophyta) que se distribuyen en agua (e incluso nieve) de todo el mundo. Poseen una estructura que detecta la luz y dos flagelos que le permiten moverse. Son autótrofos.

Los paramecios son protozoarios del género Paramecium, en general son menores a los 0.25 mm y se encuentran bien representados en ambientes acuáticos, en especial en agua estancada. Son heterótrofos.

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SAG

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Unicelularidad

Interacciones benéficas

Hay organismos unicelulares que forman una estrecha relación en la que las células cooperan entre sí pero no se fusionan en una única masa celular, por lo tanto no se consideran un solo organismo.

El alga Volvox aureus vive en colonias rodeadas por un gel de proteína con 500 o más células idénticas pegadas en su superficie. En la esta figura se observan dos colonias que, a su vez, han formado colonias hijas. Hay que notar que las células no se fusionan, sino que son organismos independientes.

Allott y Mindorff, 2014

Multicelularidad

División del trabajo

Los organismos unicelulares son capaces de realizar todas las funciones de un ser vivo. Una sola célula es suficiente para cumplir con todas sus funciones.

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Multicelularidad

Generalidades

Diferenciación celular

Expresión genética

Fusión de células

La diferenciación celular da lugar a distintos tipos de células que realizan diferentes funciones. La diferenciación celular es un proceso en el cual las células se desarrollan con la estructura, forma y enzimas adecuadas para cumplir su función.

Los organismos multicelulares están formados por una masa de células fusionadas. Uno de los organismos modelo es el nemátodo Caenorhabditis elegans. el cual está compuesto por 959 células, que constituyen un cuerpo de aproximadamente un milímetro. En comparación, un ser humano tiene cerca de diez billones de células.

Todas las células de nuestro cuerpo tienen el mismo material genético pero no expresan los mismos genes. El proceso de diferenciación no sólo afecta la estructura y composición celular, sino que determina qué genes se expresarán en esas células.

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Diferenciacion

Células madre

Las células madre

Las células madre se dividen y diferencian durante el desarrollo embrionario para formar diferentes tipos de tejido. Las células madre tienen un gran potencial para su uso terapéutico debido a que: 1) se están renovando continuamente, es decir que se pueden dividir muchas veces para producir grandes cantidades de células nuevas, y 2) tienen potencialidad, ya que no están completamente diferenciadas, Esto significa que son capaces de producir distintos tipos de células.

Diferenciacion

Células madre

Potencialidad

Existen cuatro tipo de células madre durante el desarrollo del ser humano:Totipotenciales: pueden formar cualquier tipo de célula, incluyendo células embrionarias, lo que les da la capacidad de producir un nuevo ser vivo (mórula) Pluripotenciales: pueden formar cualquier tipo de tejido, excepto embrionario, por lo cual pueden desarrollarse como cualquier célula, pero no dar lugar a un nuevo ser vivo (blastocisto) Multipotenciales: pueden diferenciarse en algunos tipos celulares (cordón umbilical, médula ósea) Unipotenciales: están muy diferenciadas, por lo que sólo pueden dar origen a células de su mismo tipo

Uso industrial

Uso terapéutico

aspectos éticos

El uso terapéutico de células madre involucra:

• El cultivo de las células desde las fuentes adecuadas

• La utilización de soluciones bioquímicas que detonen la diferenciación celular

• Implante de las células nuevas en el tejido del paciente

• Suprimir el sistema inmunológico del huésped para evitar el rechazo

• Regular el acelerado ciclo celular de estas células para evitar que se vuelvan cancerosas

Enfocar una muestra

Lograr el enfoque correcto es el punto clave para la observación al microscopio

INICIO

Instrucciones

Para tener una muestra perfectamente enfocada sigue los siguientes pasos:

Colocación

Objetivo

Enfoque general

Enfoque fino

Aumento

Instrucciones

Troubleshooting

Para tener una muestra perfectamente enfocada sigue los siguientes pasos:

No se observa nada cuando intento enfocar

Se ven uno o varios círculos con un borde negro ancho

Hay partes de la muestra imposibles de enfocar

La imagen está muy obscura

La imagen se ve decolorada

Montando una muestra húmeda

Las muestras húmedas son las más comunes debido a que no requieren tantos insumos, habilidad o cortes con aparatos especiales. Sin embargo, debes tomar en cuenta los pasos necesarios para que tu visualización sea óptima.

INICIO

Instrucciones

Coloca el cubreobjetos

Retira el exceso de agua

Añade aguao colorante

Colocación

¿Cómo hacer un buen esquema de tu muestra?

Hacer un esquema correcto es fundamental para poder analizar tus muestras con tiempo. Además, de una habilidad que necesitas desarrollar como parte de tu formación

INICIO

Aumento y tamaño real

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Referencias

01

Kognity. (2020). IBDP Biology SL Book. Recuperado de: https://app.kognity.com/schoolstaff/app/biology-sl-fe-2016/book/bio-hl-core/cells-intro-core/the-big-picture/?source=Table%20of%20contents

02

Allott, A. and Mindorff, D. (2014). IB Biology. Oxford University Press. Oxford, UK. 719 p.

03

SAG. (S.F.). Department Experimental Phycology and Culture Collection of Algae (EPSAG). https://sagdb.uni-goettingen.de/detailedList.php?str_number=26.86

04

Caenorhabditis elegans. By The original uploader was Kbradnam at English Wikipedia.(Original text: Zeynep F. Altun, Editor of www.wormatlas.org) - Transferred from en.wikipedia to Commons.(Original text: Donated by Zeynep F. Altun), CC BY-SA 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2680458

05

National Institutes of Health (NIH). 2019. Stargardt disease. NIH: National Eye Institute. Recuperado de: https://www.nei.nih.gov/learn-about-eye-health/eye-conditions-and-diseases/stargardt-disease (8 de junio de 2020).

Shiue SC, Huang MZ, Tsai TF, Chang AC, Choo KB, Huang CJ, Su TS. 2015. Expression profile and down-rgulation of argininosuccinate synthetase in hepatocellular carcinoma in a transgenic mouse model. Journal of biomedical science 22(1): 10. Recuperado de: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25616743/

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