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Tema 1.- La Clula como unidad estructural y funcional de los Seres Vivos

CCaarraacctteerrssttiiccaassddeelloossSSeerreessVViivvooss

1) Estn formados por clulas y todas ellas estn formadas por las mismas molculas.2) Tienen distintos niveles de organizacin:

Nivel Subatmico Nivel Atmico Nivel Molecular Protones

Neutrones Electrones

tomos Molculas Macromolculas

Nivel Pluricelular Nivel Celular rganos Celulares

Tejidos rganos

Aparatos Sistemas

Clula: partems pequea demateria vivaque puedeexistir en el

medio

Mitocondrias Cloropastos

Ncleo Ribosomas

Nivel de Poblacin Comunidad Ecosistema

Seres vivos de lamisma especie queviven en un readeterminada

Poblaciones deseres vivosdiferentes quehabitan elmismo medio

Interaccin entrecomunidad y factoresabiticos del biotipo

Biosfera

Seres vivos y superficieterrestre

3) Todos los seres vivos cumplen tres funciones vitales:a. Nutricin: intercambio de materia y energa con el medio. Hay dos tipos de organismos segn su

forma de nutricin:i. Auttrofosii. Hetertrofos

b. Relacin: Recepcin de informacin y elaboracin y emisin de respuesta.

c. Reproduccin: originar individuos para la continuacin de la especie. Dos tipos:i. Sexualii. Asexual

TTeeoorraaCCeelluullaarr

La primera observacin de clulas fue realizada por Hooke en el s. XVII. En el S. XIX Schleideny Schwannproponen la Teora Celular, con sus dos primeras afirmaciones. PosteriormenteVirchowcompleta la teora con la

tercera afirmacin. Por ltimoRamn y Cajalcon sus investigaciones sobre el tejido nervioso termina decompletar esta teora:

I. Todos los seres vivos estn formados por clulasII. La clula es la unidad estructural y fisiolgica de todos los seres vivos.

III. La clula es la unidad bsica de la reproduccin de todos los seres vivos. Toda clula procede de otraanterior.

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Biologa _ 2 BachilleratoTTiippoossddeeOOrrggaanniizzaacciinnCCeelluullaarr

Todas las clulas tienen componentes comunes:

Membrana plasmtica

Citoplasma con orgnulos

Informacin gentica enforma de ADN o ARN. Segnse organice esta informacin,encontramos dos tipos declulas: procariotas oeucariotas

CCoommppoossiicciinnQQuummiiccaaddeelloossSSeerreessVViivvooss

Todos los seres vivos estn formados por biomolculasque a su vez estn compuestas por bioelementos.Existen dos tipos de biomolculas:

IInnoorrggnniiccaass

AguaSales Minerales

OOrrggnniiccaass

GlcidosLpidos

Protenascidos Nucleicos

EEssttrruuccttuurraaddeellaaCClluullaa

EEssttrruuccttuurraaPPrrooccaarriioottaa

Ms simples y pequeas (igual que los orgnulos delos eucariotas)

Se suponen anteriores a las eucariotas, menosevolucionadas, por tanto

Exclusiva de las bacterias (Reino Moneras)

EEssttrruuccttuurraaEEuuccaarriioottaa

Resto de seres vivos (resto de reinos)Ms compleja y evolucionada (tiene sistema de

membranas interno)Dos tipos:animaly vegetal

EEvvoolluucciinnddeellaaCClluullaayyssuussOOrrggnnuullooss

La evolucin de la clula ha pasado por diferentes etapas:

1. Molculas con capacidad autorreplicativa (cidos Nucleicos: ADN y ARN). Esto implica reproduccin ypor tanto vida

2. Aparicin de cubiertas protectoras:membranas, por lo tanto aparecen ya las primeras clulas.

3. Aparecen los primeros auttrofos(producen materia orgnica)

4. Estos primeros organismos eran procariotas. A partir de ellos evolucionan los primeros eucariotas.Hay varias hiptesis para explicar esta evolucin, pero la ms aceptada es la TTeeoorraaEEnnddoossiimmbbiinnttiiccaaddeeLLyynnnn MMaarrgguulliiss por la que la primera clula eucariota aparecera como consecuencia de una simbiosis(asociacin) entre varias clulas procariotas anteriores.Hay varios hechos que apoyan esta teora, comopor ejemplo, la similitud entre bacterias actuales yorgnulos eucariotas como la mitocondria o elcloroplasto, su tamao, la presencia de genes en

estos orgnulos, etc.

Procariota

Cpsula

Flagelo

Pared Celular

Membrana PlasmticaRibosomas

Ncleo

Nucleolo

Eucariota

Mitocondria Nucleoide

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=iAfrhsAPwj1gsM&tbnid=dt9owfnjIpvEZM:&ved=0CAUQjRw&url=http://erosales-bach.blogspot.com/2011/09/lynn-margulis-y-la-teoria-de-la.html&ei=1cl4Ur-NFePB0QXMvoDAAg&bvm=bv.55980276,d.d2k&psig=AFQjCNES0lu2g2U0R_sOcUqjTwWZMZLLJQ&ust=1383734075612791http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=iAfrhsAPwj1gsM&tbnid=dt9owfnjIpvEZM:&ved=0CAUQjRw&url=http://erosales-bach.blogspot.com/2011/09/lynn-margulis-y-la-teoria-de-la.html&ei=1cl4Ur-NFePB0QXMvoDAAg&bvm=bv.55980276,d.d2k&psig=AFQjCNES0lu2g2U0R_sOcUqjTwWZMZLLJQ&ust=1383734075612791

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Tema 1.- La Clula como unidad estructural y funcional de los Seres Vivos

MMttooddoossddeeEEssttuuddiiooddeellaaCClluullaa

CCllaassiiffiiccaacciinn

1) Tcnicas para el estudio fsico-qumico.- sirven para conocer la composicin y relacionar sta con lasestructuras celularesa) Centrifugacinb) Cromatografac)

Electroforesisd) Cultivos "in vitro"

2) Tcnicas para el estudio morfolgico de la clula.- permiten conocer como es su forma, tamao y estructuraa) Microscopia pticab) Microscopia electrnica

i) Microscopio electrnico de Transmisin (MET)ii) Microscopio electrnico de barrido (MEB)

EEssttuuddiiooFFssiiccoo--QQuummiiccoo

El objetivo es el aislamiento, localizacin e identificacin de las sustancias que constituyen la materia viva.

Presentan dos problemas principalmente:

Los componentes de un ser vivo se encuentran formando mezclas muy complejas

La mayora de las sustancias que encontramos en los seres vivos son, a su vez, de una gran complejidad.

CCeennttrriiffuuggaacciinn

Consiste en la separacin de los componentes de una mezcla en funcin de las diferencias entre las velocidadesque presentan al someterlos a elevadas aceleraciones(g). Esto se consigue haciendo girar la mezcla en un

rotor a un gran nmero de vueltas por minuto (rpm), en las ultracentrfugas.

Esta tcnica requiere los siguientes pasos:

1) Fraccionamiento u Homogeneizacin.- el material biolgico es triturado para disgregarlo y romper lasmembranas celulares.La rotura de las membranas deja en libertad los orgnulos celulares y el contenido del hialoplasma.

Si la homogeneizacin se realiza suavemente, los orgnulos permanecern intactos.Obtendremos una mezcla que estar compuesta de restos de membranas, orgnulos celulares, ncleos,molculas libres y agua.

2) Centrifugacin.- las ultracentrfugas consiguen velocidades de rotacin muy elevadas, hasta500.000rpm.

Material sedimentado

Eje

Vaco

Motor

Refrigeracin

Rotor

Plasma (plaquetas)

Linfocitos y Macrfagos

Hemates y Neutrfilos

Centrifugacin

Ficol

Dilucin

Sangre + Heparina

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Biologa _ 2 BachilleratoEn el interior de estos aparatos se alcanzan grandes aceleraciones que se miden en g (1g=9,8 m/s 2). Enuna ultracentrfuga pueden alcanzarse hasta 100.000 g.Los materiales biolgicos sometidos a estas aceleraciones se desplazan hacia el fondo de los recipientesque los contienen con velocidades que dependen de su masa, de su forma y volumen, y de la naturalezadel medio en el que se realice la centrifugacin.

CCrroommaattooggrraaffaa

Se fundamenta en la separacin de los componentes de una mezcla por sus diferencias de absorcin. Estasdiferencias son debidas a las fuerzas de Van der Waalls que se establecen entre los componentes de la mezcla y

una sustancia que acta de fase estacionaria. Segn la naturaleza de la fase estacionaria, se distinguen:

Cromatografa sobre Papel: separacin de sustancias qumicas que presentan propiedades muyparecidas.Una pequea cantidad de la mezcla a separar se deposita sobre un fragmento de papel poroso en el que

quedara embebida.A continuacin se introduce el borde del papel en una sustancia en la quesean solubles los componentes de la mezcla que queremos separar.El disolvente se desplazara por capilaridad y los ir arrastrando. Los

componentes de la mezcla viajaran ms o menos rpido segn establezcanfuerzas ms o menos grandes con las molculas del papel.Para observar los componentes ya separados se emplean reaccionescoloreadas especficas.

Cromatografa de Gases: el aparato que se usa, consiste en un serpentn largo y delgado cuyas paredesestn impregnadas de un lquido (fase estacionaria).La mezcla a separar se vaporiza y atraviesa el serpentn transportada por un gas.La fase estacionaria retiene ms o menos los diferentes componentes de la mezcla. Estos se detectancuando al atravesar una llama entran en combustin, lo que aumenta la conductividad elctrica deldetector.Este mtodo tiene la ventaja de necesitar pequesimas cantidades de muestra (0,05 mg) y es capaz deseparar sustancias muy parecidas qumicamente

EElleeccttrrooffoorreessiiss

En este mtodo, la mezcla a separar se deposita en una cubeta sobre un soporte de tipo poroso (acetato decelulosa o gel de almidn). A continuacin se establece una diferencia de potencial entre los extremos del soporte.

Las sustancias que componen la mezcla se desplazaran en funcin de su carga elctrica. Por lo tanto, estemtodo se emplea con sustancias con cargas elctricas, como protenas y cidos nucleicos

Mancha de

Tinta

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=EuXgpcvBbqJWIM&tbnid=Hyt7bMYffmjdMM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.ehu.es/biomoleculas/isotopos/blot.htm&ei=bM14Uo7KK67K0AXM14HICA&bvm=bv.55980276,d.d2k&psig=AFQjCNHUsRJmhYpoVSliFPh77kBMnNkx5Q&ust=1383735001457696http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=glzzUP76F6WZUM&tbnid=slTNli6AEaVB5M:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.quiminet.com/articulos/historia-de-la-cromatografia-de-gases-20851.htm&ei=18x4UtrfNuah0QXohoHABw&bvm=bv.55980276,d.d2k&psig=AFQjCNGvk2YGY_K3nUzvO1YCR7P40L60zQ&ust=1383734861488215

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Tema 1.- La Clula como unidad estructural y funcional de los Seres VivosCCuullttiivvoossiinnvviittrroo

Permiten mantener lneas celulares(colonia de clulas animales que se desarrollan como un subcultivo a partirde un cultivo primario) en el exterior de un organismo en condiciones favorables a su multiplicacin. La gran

ventaja es la facilidad para el tratamiento del material biolgico y su estandarizacin.

Las clulas extradas deben mantenerse para su cultivo en un medio con las condiciones fsicas y qumicasadecuadas y suministrarles aquellas sustancias que ellas no son capaces de sintetizar. Actualmente se venden

medios de cultivo concretos para cada tipo celular que permiten mantener los cultivos durante largos periodos detiempo.

EEssttuuddiiooMMoorrffoollggiiccoo

Su objetivo es la observacin directa de la estructura celular.

El ojo humano puede distinguir a 25 cm dos objetos separados entre s 0,2 mm, lo cual constituye el poder deresolucin(capacidad de un sistema ptico para diferenciar entre dos puntos o lneas muy prximos) del ojo. Las

clulas de mamfero suelen tener unos 0,01 mm, por lo que no es posible verlas a simple vista y mucho menosobservar en ellas detalles estructurales. El microscopio va a permitir su observacin al aumentar el poder de

resolucin del ojo.

MMiiccrroossccooppiiooppttiiccooooFFoottnniiccoo

Una fuente luminosa enva rayos de luz a una primera lente, llamada condensador, que concentra los rayos deluz sobre la muestraa observar. Estos rayos atraviesan la muestra y una lente denominada objetivoda una

imagen aumentada de la misma. Una tercera lente, el ocular, vuelve a aumentar la imagen dada por el objetivo.Esta ltima imagen es la que ser recibida por el observador.

Para realizar una preparacin para el microscopio ptico hay que realizar los siguientes pasos:

1) Corte.- se usan microtomos, permiten realizar cortes de apenas unas micras de grosor (3-20 ).

El tejido destinado al corte debe congelarse o incluirse en parafina para darle una mayor consistencia yque se pueda cortar con facilidad.

2) Fijacin.- su fin es matar a las clulas con la menor alteracin de las estructuras posible, para evitar lasmodificaciones que se puedan producir posteriormente por el metabolismo celular o por la descomposicin.Como fijadores se emplean determinadas sustancias qumicas (como formaldehido y tetrxido de osmio).

3) Deshidratacin.- la extraccin del agua del interior de las clulas permitir tambin una mejorconservacin y la penetracin de los colorantes.Para deshidratar el material a observar se le sumerge en alcoholes de cada vez mayor graduacin que pordilucin irn extrayendo el agua.

4) Tincin.- es la coloracin de las clulas o de partes de estas para que resalten y posibilitar as su

observacin. Algunos colorantes son selectivos pues tien partes concretas de la clula.Existen dos clases de colorantes:a. Vitales.- tien las estructuras celulares sin matar a las clulas: verde jano, rojo neutro, azul

tripn, azul de metilenob. No vitales.- matan a las clulas: eosina, hematoxilina

5) Montaje.- finalmente el material se coloca entre un porta-objetos y un cubre-objetos.Para un montaje no definitivo, se coloca entre porta y cubre una gota de glicerina. Este tipo depreparaciones tiene una duracin limitada y solo sirven para la observacin momentnea o a lo sumo deunos das.Si se desea una mayor duracin debe realizarse el montaje en gelatina-glicerina o en euparal.

MMiiccrroossccooppiiooEElleeccttrrnniiccooddeeTTrraannssmmiissiinn((MMEETT))

El microscopio electrnico fue puesto a punto en 1931 a partir de los trabajos tericos de De Broglie. Loselectrones pueden comportarse como ondas o como partculas. Como ondas pueden llegar a tener una longitud100.000 veces menor que la luz visible. Al ser partculas negativas pueden ser desviadas por campos elctricos

que actan como lentes.

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Biologa _ 2 BachilleratoUn ctodoemite un haz de electrones que son acelerados por la aplicacin de una diferencia de potencial entre elctodo y el nodo. El flujo de electrones es concentrado sobre el objeto por una primera lente magntica que hacelas veces de condensador. Los electrones atraviesan la muestra. Una segunda lente magntica, el objetivo, da

una imagen aumentada del objeto. Una tercera lente, el ocular, aumenta de nuevo la imagen dada por laanterior. La imagen final es proyectada sobre una pantalla o fotografiada.

Los microscopios electrnicos permiten aumentos tiles que van de 2000 a 100.000 pudiendo llegar hasta600.000. Los microscopios electrnicos son aparatos de hasta 2 m de alto y llegan a pesar 500 kg.

Los electrones necesitan desplazarse en el vaco, esta es la razn por la que no es posible la observacin declulas vivas al microscopio electrnico.

1) Fijacin.- las clulas son fijadas mediante fijadores no coagulantes. Los ms corrientes son el tetrxidode osmio (OsO4), el formaldehido (HCHO) y el permanganato potsico (MnO4K).Los metales pesados que algunos contienen se fijan selectivamente a las diferentes estructuras celulares.Aquellas que retengan ms los metales aparecern ms oscuras.Es por esto que la imagen depende mucho del tipo de fijador utilizado.

2) Deshidratacine Inclusin.- la pieza es deshidratada e infiltrada mediante una resina o plstico para

darle una mayor consistencia y facilitar su corte.3) Corte.- los cortes se realizan mediante ultramicrotomosde cuchilla de vidrio o de diamante. Los cortes

ms finos (0,03) son depositados sobre un tamiz y dispuestos para su observacin al microscopio.

MMiiccrroossccooppiiooEElleeccttrrnniiccooddeeBBaarrrriiddoo((MMEEBB))

Permite obtener imgenes tridimensionales del objeto a estudiar.

Primero se efecta un sombreado metlico de la superficie de la muestra, y la rplica obtenida es barrida por unhaz de electrones. Los electrones secundarios que se forman son captados y convertidos en imgenes sobre unapantalla de televisin. Estos microscopios son muy tiles para revelar estructuras anatmicas submicroscpicas,

sin embargo su aumento no suele pasar de 20.000.

Ojo

Directamente

Fuente

Electrones

Fuente

Electrones

Lente

Condensador

Haz de

Electrones

Deflector de

Electrones

Lente de

Proyeccin

Detector

TV

Muestra

Muestra

Muestra

Lente

Condensador

Haz de

Electrones

Lente

Objetivo

Lente

Objetivo

Lente

Ocular

Haz de Luz

Lente

Condensador

Lente

Proyectora

Imagen sobre una

pantalla fluorescente

Fuente de

Iluminacin

pticoElectrnico deTransmisin

Electrnico de

Barrido