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DP-BIO2-A2.2 Estructura celular

Javier Otegui

Created on September 24, 2023

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Transcript

COM SOC AUT INV PEN
NDC

estructura celular

TAR
TDC

A2.2

ojb

Hay una diferencia entre el medio ambiente vivo y el medio ambiente inerte. ¿Cómo podemos reconocer la diferencia entre ambos?

¿Qué tienen estos organismos en común?

Estructura celular

homeostasis

Características de los seres vivos

respuesta a cambios

reproducción

crecimiento y desarrollo

intercambio de materia y energía

metabolismo

adaptación al cambio

Todos los seres vivos llevan a cabo estas funciones

Vamos a comprobarlo estudiando el comportamiento del protozoo Pramecium sp. Paramecium es un género de organismos unicelulares eucariotas (protozoos) que vive en aguas dulces. Es bastante común encontrarlo en charcos o ríos. Veremos que el Paramecium lleva a cabo todas las funciones vitales (excepto la adaptación al cambio, para la que necesitaríamos un estudio a largo plazo).

Paramecium caudatum

Estructura celular

homeostasis

respuesta a cambios

reproducción

crecimiento y desarrollo

intercambio de materia y energía

metabolismo

adaptación al cambio

Estructura celular

homeostasis

respuesta a cambios

reproducción

crecimiento y desarrollo

intercambio de materia y energía

metabolismo

adaptación al cambio

TAREA

Seleccionar un organismo unicelular fotosintético y preparar una presentación (5' máximo) mostrando cómo cumple con las funciones vitales. Envío a través de Classroom.

Actividad de: INVESTIGACIÓN, Y COMUNICACIÓN

La célula es la unidad básica de la vida

Todos los seres vivos están hechos de células

Teoría celular

Toda célula proviene de otra preexistente

¿Qué entendemos por "teoría"?

¿Está la teoría celular basada en evidencias?

No se han encontrado componentes subcelulares que lleven a cabo todas las funciones vitales por sí mismos.

La célula es la unidad básica de la vida

Todas las observaciones de seres vivos desde la invención del microscopio han demostrado que estos seres están compuestos de células.

Todos los seres vivos están hechos de células

Toda célula proviene de otra preexistente

Se ha observado la generación de células a partir de otras, pero nunca mediante generación espontánea.

¿Qué tienen en común todas las evidencias?

Teorías, modelos y paradigmas

Lectura recomendada

Discrepancias con la teoría celular

Aunque la mayoría de los organismos cumplen con los postulados de la teoría celular, hay algunos que de primeras presentan desafíos.

Un ejemplo es el músculo estriado esquelético. Las células que forman este tejido son "enormes" y contienen muchos núcleos. Una célula sólo debería contener un núcleo (un único centro de coordinación genética). ¿Qué ha pasado aquí? Este es un caso de adaptación "extrema". Para mejorar la coordinación, las células que una vez formaron el tejido se han fusionado (sincitio), manteniendo los núcleos independientes.

Músculo estriado esquelético

Discrepancias con la teoría celular

Aunque la mayoría de los organismos cumplen con los postulados de la teoría celular, hay algunos que de primeras presentan desafíos.

Otro ejemplo son las hifas aspetadas de hongos. En un hongo, la parte "visible" es temporal y de menor extensión que la "invisible". Esta parte "invisible", subterránea, forma hilos llamados hifas.

Hifas

Discrepancias con la teoría celular

Aunque la mayoría de los organismos cumplen con los postulados de la teoría celular, hay algunos que de primeras presentan desafíos.

Otro ejemplo son las hifas aspetadas de hongos. En un hongo, la parte "visible" es temporal y de menor extensión que la "invisible". Esta parte "invisible", subterránea, forma hilos llamados hifas. Algunas hifas están formadas por células bien diferenciadas y separadas por septos, mientras que en otras los septos han desaparecido, dando como resultado organismos "acelulares".

Hifas

La vida es una propiedad emergente

Las propiedades emergentes son aquellas que aparecen en un conjunto de elementos, pero que no son propias de ninguno de los elementos individuales. El total es más que la suma de las partes.

Los organismos multicelulares son capaces de hacer muchísimas más funciones y mucho más complejas que los componentes que los forman (células).

organismo

Según la perspectiva, una colonia funciona como un organismo, permite funciones que los individuos aislados no pueden formar.

colonia

Ejemplos

El caso más llamativo que nos concierne a los humanos. Ni las células ni las configuraciones cerebrales más primitivas permiten la aparición de la conciencia.

conciencia

Diferenciación celular

Una de las ventajas de los organismos multicelulares es la especialización celular. A pesar del mismo origen y la misma información genética, existen distintos tipos de células, especializadas en una función. Esto se consigue gracias a la expresión de distintos genes en distintas células. La especialización funcional conlleva también una morfología característica. En el ejemplo se ve que, de acuerdo a la función, las distintas células que forman el páncreas tienen una u otra forma.

Estructura del páncreas

Niveles de organización y especialización

Célula

Tejido

Órgano

Sistema

Microscopía

Una de las herramientas fundamentales para el estudio de la célula y sus componentes es el microscopio. Los avances han permitido tener cada vez mejor resolución y poder de aumento, con lo que se ven estructuras más nítidas y pequeñas. Existen numerosas técnicas que se emplean junto con el microscopio para observar una gran diversidad de formas.

microscopio óptico

Microscopía óptica

Con el microscopio óptico se ven tejidos vivos a poco aumento. Las muestras deben ser teñidas para poder distinguirse en la imagen. Emplea un haz de luz que atraviesa la muestra, y una serie de lentes que la amplían. Finalmente la imagen llega a nuestros ojos o a un dispositivo de registro visual. Según el tejido a observar, se empleará una tinción u otra.

microscopio óptico

Microscopía electrónica

El microscopio electrónico emplea haces de electrones, que son manipulados con condensadores y deectados con una pantalla de marcaje. No se pueden observar células vivas ya que en el proceso de preparación se debe recubrir la muestra con una capa de oro. Hay dos tipos: el m.e. de barrido "escanea" la superficie de la muestra y da una imagen tridimensional; el m.e. de transferencia atraviesa la muestra y permite ver su interior. Las imágenes se colorean artificialmente mediante programas de ordenador.

microscopio electrónico

Criofractura

Una muestra se congela rápidamente, se rompe de forma controlada y precisa, se cubre la superficie con un metal y se escanea con microscopio electrónico. Así se permite ver la estructura interna de componentes subcelulares. Esta técnica fue clave para determinar el modelo de membrana celular.

criofractura

Fluorescencia

Si se emplean isótopos radioactivos o fluorescentes, se puede emplear la técnica de la fluorescencia para obtener imágenes. Esto permite, entre otros, hacer un seguimiento de las rutas y procesos por los que pasan los elementos. La inmunofluorescencia es el fundamento de los test de embarazo y COVID.

fluorescencia

ESTRUCTURA PROCARIOTA Y EUCARIOTA

  1. ADN
  2. Citoplasma
  3. Membrana
  4. Ribosomas 70S
  5. Pared celular
  6. Cápsula

Coloca las estructuras en su lugar correspondiente

  1. Nucleolo
  2. Membrana nuclear
  3. Poro nuclear
  4. Cromatina (ADN)
  5. Retículo endoplasmático rugoso
  6. Retículo endoplasmático liso
  7. Aparato de Golgi

Coloca las estructuras en su lugar correspondiente

  1. Mitocondria
  2. Lisosoma
  3. Ribosoma 80S
  4. Vesícula de secreción
  5. Citoesqueleto
  6. Centrosoma
  7. Membrana plasmática

Coloca las estructuras en su lugar correspondiente

COMPARA Y CONTRASTA

ELABORA UN "COMPARA Y CONTRASTA" ENTRE CÉLULAS ANIMALES, VEGETALES Y FÚNGICAS

Actividad de: INVESTIGACIÓN, Y PENSAMIENTO CRÍTICO

IDENTIFICA LOS COMPONENTES

NÚCLEO

RER

REL

CENTRIOLO

Pulsa en las imágenes para ampliarlas. Pulsa sobre el cuadro blanco para revelar la respuesta. Pro tip: puedes usar una búsqueda de imágenes para ayudarte

MITOCONDRIA

AP. GOLGI

CLOROPLASTO

Endosimbiosis

El origen de las células eucariotas, con sus características diferenciadoras (núcleo y orgánulos) se explica mediante la teoría endosimbiótica. Según ella, la primera célula eucariota deriva de una familia de arqueas llamadas Asgard. Al fagocitar una alfa-proteobacteria, en lugar de digerirla se estableció una relación simbiótica en la que la arquea le proveía de protección y nutrientes y la proteobacteria llevaba a cabo respiración celular. Se cree que el núcleo surgió como una estrategia para proteger el ADN arquea de las transferencias génicas con la proteobacteria.

diagrama de la endosimbiosis

Endosimbiosis

Evidencias:

  • Tanto mitocondrias como cloroplastos tienen una doble membrana, con composiciones distintas.
  • Ambos tienen su propio material genético (ADN) circular y desnudo (como los procariotas).
  • Expresan varios de sus genes de forma independiente al resto de la célula.
  • Sus ribosomas son 70S.
  • Sufren procesos de mitosis independientes del resto de la célula.

diagrama de la endosimbiosis

Multicelularidad

A pesar de que las evidencias apuntan a un origen único de las células eucariotas, la multicelularidad ha surgido en varias ocasiones en la historia de la vida, y siempre ha sido seleccionada favorablemente por selección natural. La multicelularidad confiere muchas ventajas, como una mayor esperanza de vida del organismo a expensas del recambio celular, un tamaño mayor, la especialización en funciones más complejas... No obstante, la mayoría de los organismos de la Tierra son unicelulares, lo que muestra que en muchos entornos la unicelularidad conlleva una serie de ventajas, especialmente en cuanto a adaptabilidad.

evolución de lamulticelularidad

Multicelularidad

Un posible estado intermedio son los biofilm. Éstos son colonias de organismos unicelulares, principalmente bacterias, que se mantienen unidas por una sustancia polimérica extracelular (normalmente glúcidos complejos).Además, muestran ciertas propiedades emergentes al alcanzar un número determinado (quorum), tales como cierto grado de especialización celular o interacción de la colonia en su totalidad (y no de las células individuales) ante cambios en el medio.

biofilms

El corcho está hecho de células

Los embriones están hechos de células

Razonamiento inductivo

El tronco está hecho de células

Todo descubrimiento en Ciencias comienza con una observación. Observaciones sistemáticas pueden revelar patrones. Y si estos patrones se repiten con frecuencia podemos, mediante el razonamiento inductivo (de lo concreto a lo general), generalizar una teoría. El caso de la teoría celular es un claro ejemplo de teoría que ha surgido mediante razonamiento inductivo. Observaciones sistemáticas de la composición de los seres vivos revelan que todos están hechos de células.

El cartílago de las ranas está hecho de células

  • ¿Qué limitaciones conllevan las teorías que surgen por razonamiento inductivo?
  • ¿Hasta qué punto podemos aceptar como verdadera una teoría que surge mediante el razonamiento inductivo?

Composición de nucleótidos en ADN

Pregunta de datos

Observa la tabla y responde a las preguntas

  • Compara la composición de bases en Mycobacterium (un procariota) con la de los eucariotas.
  • Calcula la proporción A+G / T+C en humanos y en Mycobacterium. Muestra tus cálculos.
  • Evalúa la afirmación de que en el ADN en eucariotas y procariotas, la cantidad de adenina+timina y la de guanina+citosina es igual.
  • Explica las proporciones de cantidades de bases en procariotas y eucariotas haciendo referencia a la estructura del ADN.
  • Sugiere razones para las diferencias en composición de bases entre el bacteriófago T2 y el virus de la Polio.
Estructura de un nucleótido

Debes ser capaz de esbozar un esquema de un nucleótido genérico, e indicar sus componentes. No es necesario representar todos los átomos. Por convención se emplean:

  • Pentágonos para el azúcar
  • Círculos para el grupo fosfato
  • Rectángulos para la base nitrogenada
Naturaleza de la Ciencia

El uso adecuado de la terminología es importante. En ciencias se utilizan términos como "teoría", "ley", "hipótesis" o "modelo", que en contextos diferentes significan cosas distintas. Explorad los siguientes artículos (en inglés): https://www.livescience.com/21491-what-is-a-scientific-theory-definition-of-theory.html https://www.amnh.org/exhibitions/darwin/evolution-today/what-is-a-theory https://www.scientificamerican.com/article/just-a-theory-7-misused-science-words/ Exponed las diferencias entre el uso de la palabra "teoría" en ciencia y en contextos no científicos.¿Qué características debe tener una teoría científica?

El uso de metáforas para acceder al conocimiento

Un problema que tiene la comprensión del conocimiento científico es su elevado nivel de abstracción y complejidad. Sin embargo el empleo de metáforas y alegorías permite un acceso más universal al conocimiento.

  • ¿De qué manera permite un mejor acceso al conocimiento el empleo de metáforas en ciencias?
  • ¿Qué limitaciones a la calidad del conocimiento pueden suponer las simplificaciones asociadas a las metáforas?

Avances tecnológicos

Naturaleza de la ciencia

Los avances tecnológicos abren nuevas vías de experimentación. Desde casos tan "básicos" como el descrubrimiento y refinamiento del microscopio óptico hasta el marcaje por inmunofluorescencia, la tecnología se pone al servicio de la investigación científica para abrir nuevos campos o escalas y permite realizar observaciones y obtener evidencias imposibles de otra forma.

  • ¿Cómo se emplearon radioisótopos en el experimento de Hersey y Chase?
  • ¿Podemos "medir" el conocimiento que desconocemos por falta de una tecnología adecuada?