CITOLOGÍA

TEORÍA CELULAR

La teoría celular, es una parte fundamental de la Biología que explica la constitución de la materia viva a base de células y el papel que éstas tienen en la constitución de la vida. Varios científicos postularon numerosos principios para darle una estructura adecuada:

Robert Hooke, observó una muestra de corcho bajo el microscopio, Hooke no vio células tal y como las conocemos actualmente, él observó que el corcho estaba formado por una serie de celdillas de color transparente, ordenadas de manera semejante a las celdas de una colmena; para referirse a cada una de estas celdas, él utiliza la palabra célula. Anton Van Leeuwenhoek, usando microscopios simples, realiza innumerables observaciones sentando las bases de la Morfología Microscópica. Fue el primero en realizar importantes descubrimientos con microscopios fabricados por sí mismo. Desde 1674 hasta su muerte realizó numerosos descubrimientos. Introdujo mejoras en la fabricación de microscopios y fue el precursor de la biología experimental, la biología celular y la microbiología.

A finales del siglo XVIII, Xavier Bichat, da la primera definición de tejido (un conjunto de células con forma y función semejantes). Más adelante, en 1819, Meyer le dará el nombre de Histología a un libro de Bichat titulado “Anatomía general aplicada a la Fisiología y a la Medicina”.

Dos científicos alemanes, Theodor Schwann, histólogo y fisiólogo, y Jakob Schleiden, botánico, se percataron de cierta comunidad fundamental en la estructura microscópica de animales y plantas, en particular la presencia de centros o núcleos, que el botánico británico Robert Brown había descrito recientemente (1831). Publicaron juntos la obra Investigaciones microscópicas sobre la concordancia de la estructura y el crecimiento de las plantas y los animales. Asentaron el primer y segundo principio de la teoría celular histórica: "Todo en los seres vivos está formado por células o productos secretados por las células" y "La célula es la unidad básica de organización de la vida".

Otro alemán, el médico Rudolf Virchow, interesado en la especificidad celular de la patología (sólo algunas clases de células parecen implicadas en cada enfermedad) explicó lo que debemos considerar el tercer principio: '"Toda célula se ha originado a partir de otra célula, por división de ésta".

Ahora estamos en condiciones de añadir que la división es por bipartición, porque a pesar de ciertas apariencias, la división es siempre, en el fondo, binaria. El principio lo popularizó Virchow en la forma de un aforismo creado por François Vincent Raspail, «omnis cellula e cellula». Virchow terminó con las especulaciones que hacían descender la célula de un hipotético blastema. Su postulado, que implica la continuidad de las estirpes celulares, está en el origen de la observación por August Weismann de la existencia de una línea germinal, a través de la cual se establece en animales (incluido el hombre) la continuidad entre padres e hijos y, por lo tanto, del concepto moderno de herencia biológica.

La teoría celular fue debatida a lo largo del siglo XIX, pero fue Pasteur el que, con sus experimentos sobre la multiplicación de los microorganismos unicelulares, dio lugar a su aceptación rotunda y definitiva.

Santiago Ramón y Cajal logró unificar todos los tejidos del cuerpo en la teoría celular, al demostrar que el tejido nervioso está formado por células. Su teoría, denominada “neuronismo” o “doctrina de la neurona”, explicaba el sistema nervioso como un conglomerado de unidades independientes. Pudo demostrarlo gracias a las técnicas de tinción de su contemporáneo Camillo Golgi, quien perfeccionó la observación de células mediante el empleo de nitrato de plata, logrando identificar una de las células nerviosas. Cajal y Golgi recibieron por ello el premio Nobel en 1906.

El concepto moderno de la Teoría Celular se puede resumir en los siguientes principios:

*Todos los seres vivos están formados por células o por sus productos de secreción. La célula es la unidad estructural de la materia viva, y una célula puede ser suficiente para constituir un organismo.

*Todas las células proceden de células preexistentes, por división de éstas. Es la unidad de origen de todos los seres vivos.

*Las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las células, o en su entorno inmediato, controladas por sustancias que ellas secretan. Cada célula es un sistema abierto, que intercambia materia y energía con su medio. En una célula caben todas las funciones vitales, de manera que basta una célula para tener un ser vivo (que será un ser vivo unicelular). Así pues, la célula es la unidad fisiológica de la vida.

*Cada célula contiene toda la información hereditaria necesaria para el control de su propio ciclo y del desarrollo y el funcionamiento de un organismo de su especie, así como para la transmisión de esa información a la siguiente generación celular. Así que la célula también es la unidad genética.

                                                               CITOLOGÍA                                                                

Citología o biología celular es la rama de la biología que estudia las células en lo que concierne a su estructura, sus funciones y su importancia en la complejidad de los seres vivos. Citología viene del griego κγτοs cavidad.

Con la invención del microscopio óptico fue posible observar estructuras nunca antes vistas por el hombre, las células. Esas estructuras se estudiaron más detalladamente con el empleo de técnicas de citoquímica y con la ayuda fundamental del microscopio electrónico.

HISTORIA: La primera referencia al concepto de célula data del siglo XVII cuando el inglés Robert Hooke utilizó este término (por su parecer a las habitaciones de los sacerdotes llamados Celdas) para referirse a los pequeños huecos poliédricos que constituían la estructura de ciertos tejidos vegetales como el corcho. No obstante hasta el siglo XIX no se desarrolla este concepto considerando su estructura interior. Es en este siglo cuando se desarrolla la teoría celular, que reconoce la célula como la unidad básica de estructura y función de todos los seres vivos, idea que constituye desde entonces uno de los pilares de la Biología moderna. Fue esta teoría la que desplazó en buena medida las investigaciones biológicas al terreno microscópico pues no son visibles a simple vista. La unidad de medida utilizada es el micrómetro (μm) existiendo células de entre 2 y 20 μm.

La investigación microscópica pronto daría lugar al descubrimiento de la estructura celular interna incluyendo el núcleo, los cromosomas, el aparato de Golgi y otros orgánulos celulares así como la identificación de la relación existente entre la estructura y la función de los orgánulos celulares. Ya en siglo XX la introducción del microscopio electrónico reveló detalles de la ultra estructura celular y la aparición de la histoquímica y de la citoquímica. También se descubrió la base material de la herencia con los cromosomas y el ADN con la aparición de la citogenética.

Atendiendo a su organización celular, los seres vivos se clasificarán en acelulares (virus, viroides) y celulares, siendo estos a su vez clasificados en eucariotas y procariotas.

LA CÉLULA: Es la unidad biológica, anatómica, fisiológica y genética de todos los seres vivos.

*Decimos que es la unidad biológica porque gracias a ella se da la vida.

*Decimos que es la unidad anatómica por que la célula sola o asociada tiene una forma definida.

*Decimos que es la unidad fisiológica por que la célula cumple una función específica. *Decimos que es la unidad genética porque atravez de ella se trasmite todas las características hereditarias de una generación a otra.

TAMAÑO: La mayoría de las células son microscópicas, es decir se mide en micra (µ= 10⁶ m), como el bacilo de Koch, los eritrocito o glóbulos rojos que miden 10 y 50 µ, algunas como las células nerviosas que mide hasta 1m, la yema de huevo de la gallina mide 30 mm y la del huevo del avestruz 75mm.

*FORMA: La forma varían y pueden ser ovoides (eritrocitos), esferoides como los huevos de los batracios, geométricas como las células epiteliales de los animales y vegetales, estrelladas como las neuronas, fusiforme como los músculos, cilíndricas como los intestinos delgados, y filiformes como los espermatozoides.

TIPOS DE CÉLULAS: Son:

A) CÉLULA EUCARIOTA Se denomina eucariotas a todas las células que tienen su material hereditario fundamental (su información genética) encerrado dentro de una doble membrana, la envoltura nuclear, que delimita un núcleo celular. Igualmente estas células vienen a ser microscópicas pero de tamaño grande y variado comparado con las otras células.

A los organismos formados por células eucariotas se les denomina eucariontes. ORGANIZACIÓN: Las células eucariotas presentan un citoplasma compartimentado, con orgánulos (membranosos) separados o interconectados, limitados por membranas biológicas que son de la misma naturaleza esencial que la membrana plasmática. El núcleo es solamente el más notable y característico de los compartimentos en que se divide el protoplasma, es decir, la parte activa de la célula. En el protoplasma distinguimos tres componentes principales, a saber, la membrana plasmática, el núcleo y el citoplasma, constituido por todo lo demás. Las células eucariotas están dotadas en su citoplasma de un cito esqueleto complejo, muy estructurado y dinámico, formado por micro túbulos y diversos filamentos proteicos. Además puede haber pared celular, que es lo típico de plantas, hongos y protistas pluricelulares, o algún otro tipo de recubrimiento externo al protoplasma.

FISIOLOGÍA: Las células eucariotas contienen en principio mitocondrias, orgánulos que habrían adquirido por endosimbiosis de ciertas bacterias primitivas, lo que les dota de la capacidad de desarrollar un metabolismo aerobio. Sin embargo, en algunos eucariotas del reino protistas las mitocondrias han desaparecido secundariamente en el curso de la evolución, en general derivando a otros orgánulos, como los hidrogenosomas.

Algunos eucariontes realizan la fotosíntesis, gracias a la presencia en su citoplasma de orgánulos llamados plastos, los cuales derivan por endosimbiosis de bacterias del grupo denominado cianobacterias (algas azules).

Aunque demuestran una diversidad increíble en su forma, comparten las características fundamentales de su organización celular, arriba resumidas, y una gran homogeneidad en lo relativo a su bioquímica (composición), y metabolismo, que contrasta con la inmensa heterogeneidad que en este terreno presentan los procariontes (bacteria en sentido amplio).

ORIGEN DE LOS EUCARIOTAS: El origen de los eucariotas se encuentra en sucesivos procesos simbiogenéticos (procesos simbióticos extremos que desembocan en la transferencia de material genético) entre diferentes bacterias.

Hoy en día existen pruebas concluyentes a favor de la teoría de que la célula eucariota moderna evolucionó en etapas mediante la incorporación estable de las bacterias. Diferentes aportaciones justifican el origen de los cloroplastos y las mitocondrias a partir de éstas.

ORGANISMOS EUCARIONTES: Los organismos eucariontes forman el dominio Eukarya que incluye a los organismos más conocidos, repartidos en cuatro reinos: Animalia (animales), Plantae (plantas), Fungi y Protista Incluyen a la gran mayoría de los organismos extintos morfológicamente reconocibles que estudian los paleontólogos. Los ejemplos de la disparidad eucariótica van desde un dinoflagelado (un protista unicelular fotosintetizador), un árbol como la sequoia, un calamar, o un racimo de setas (órganos reproductivos de hongos), cada uno con células distintas y, en el caso de los pluricelulares, a menudo muy variados.

DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS EUCARIOTAS Existen diversos tipos de células eucariotas entre las que destacan las células de animales y plantas.

CÉLULAS ANIMALES. Las células animales componen los tejidos de los animales y se distinguen de las células vegetales en que carecen de paredes celulares y de cloroplastos y poseen centriolos y vacuolas más pequeñas y, generalmente, más abundantes. Debido a la carencia de pared celular rígida, las células animales pueden adoptar variedad de formas e incluso pueden fagocitar otras estructuras.

CÉLULAS VEGETALES: Las características distintivas de las células de las plantas son:

Una vacuola central grande (delimitada por una membrana, el tonoplasto), que mantiene la forma de la célula y controla el movimiento de moléculas entre citosol y savia.

Una pared celular compuesta de celulosa y proteínas, y en muchos casos, lignina, que es depositada por el protoplasto en el exterior de la membrana celular. Esto contrasta con las paredes celulares de los hongos, que están hechas de quitina, y la de los procariontes, que están hechas de peptidoglicano.

Los plasmodesmos, poros de enlace en la pared celular que permiten que las células de las plantas se comuniquen con las células adyacentes. Esto es diferente a la red de hifas usada por los hongos.

LOS PLASTOS, especialmente cloroplastos que contienen clorofila, el pigmento que da a la plantas su color verde y que permite que realicen la fotosíntesis.

B) CÉLULA PROCARIOTA: Estructura celular de una bacteria, típica célula procarionta. Se llama procariotas (del griego πρό, pro = antes de y κάρυον, karion = núcleo) a las células sin núcleo celular diferenciado, es decir, cuyo material genético se encuentra disperso en el citoplasma, reunido en una zona denominada Nucleoide. Casi sin excepción los organismos basados en células procariotas son unicelulares, formados por una sola célula.

Diversidad bioquímica y metabólica: El metabolismo de los procariotas es enormemente variado, a diferencia de los eucariotas, y muchos resisten condiciones ambientales sorprendentes por lo extremas en parámetros como la temperatura o la acidez.

Cuando se considera la diversidad de los metabolismos, se observa que en toda su extensión es propia de los procariontes, y que la diversidad metabólica de los eucariontes es sólo un subconjunto de la anterior. Si en eucariontes encontramos diferencias metabólicas importantes, como la que distingue a los fotoautótrofos de los heterótrofos, o la que hay entre anaerobios y aerobios, es solamente porque portan distintos orgánulos de origen endosimbiótico, como plastos, mitocondrias o hidrogenosomas, procedentes de distintas procariotas

Evolución: No está aceptado que las células procariotas del dominio Archaea fueran las primeras células vivas, aunque se conocen fósiles de hace 3.500 millones de años. Después de su aparición, han sufrido una gran diversificación. Su metabolismo es lo más divergente, y causa que algunas procariotas sean muy diferentes a otras.

Nutrición: La nutrición puede ser autótrofa (quimio síntesis o fotosíntesis) o heterótrofa (saprofita, parásita o simbiótica). En cuanto al metabolismo los organismos pueden ser: anaerobios estrictos o facultativos, o aerobio.

La quimio síntesis es la conversión biológica de moléculas de un carbono y nutrientes en materia orgánica usando la oxidación de moléculas inorgánicas como fuente de energía, sin la luz solar, a diferencia de la fotosíntesis.

La fotosíntesis es la base de la vida actual en la Tierra. Consiste en una serie de procesos mediante los cuales las plantas, algas y algunas bacterias captan y utilizan la energía de la luz para transformar la materia inorgánica de su medio externo en materia orgánica que utilizan para su crecimiento y desarrollo.

Nutrición saprofita: es a base de restos de animales o vegetales en descomposición.

Nutrición parásita: obtienen el alimento de un hospedador al que perjudican pero no llegan a matar.

Nutrición simbiótica: los seres que realizan la simbiosis obtienen la materia orgánica de otro ser vivo, el cual también sale beneficiado.

Reproducción Asexual por bipartición o fisión binaria: es la forma más sencilla y rápida en organismos unicelulares, cada célula se parte en dos, previa división del material genético y posterior división de citoplasma (citocinesis).

Conjugación: mecanismo para sexual de intercambio genético de gran número de organismos unicelulares que consiste en la fusión temporal de los gametos, de forma que se pueda transferir material genético del individuo donante (considerado como masculino) al receptor (considerado como femenino) que lo incorpora a su dotación genética mediante recombinación y lo transmite a su vez al reproducirse.

MORFOLOGÍA: Los bacilos son bacterias que tienen forma de bastón, cuando se observan al microscopio.

Vibrio es un género de bacterias, incluidas en el grupo gamma de las proteobacterias. Varias de las especies de Vibrio son patógenas, provocando enfermedades del tracto digestivo, en especial Vibrio cholerae, el agente que provoca el cólera, y Vibrio vulnificus, que se transmite a través de la ingesta de marisco.

Los espirilos son bacterias flageladas de forma helicoidal o de espiral. Se desplazan en medios viscosos avanzando en tornillo. Su diámetro es muy pequeño, lo que hace que puedan atravesar las mucosas; por ejemplo Treponema pallidum que produce la sífilis en el hombre. Son más sensibles a las condiciones ambientales que otras bacterias, por ello cuando son patógenas se transmiten por contacto directo (vía sexual) o mediante vectores, normalmente artrópodos hematófagos.

OBSERVANDO A LOS MICROORGANISMO

1.- El microscopio es un instrumento óptico que nos sirve para poder observar pequeños organismos vivos o microbios.

2.- Los microbios son organismos vivos de dimensiones muy pequeñas, son tan pequeñas que solo podemos descubrirlos con ayuda del microscopio, aunque existe en todas partes.

3.-Los protozoos son microorganismos animales formados por una célula, los protozoos más conocidos son: El paramecio, la vorticela y las amebas.

4.- El tripanosoma gambiensis produce la enfermedad del sueño, esta se transmite por la mosca tse – tse; generalmente el enfermo acaba muriendo.

5.- Las bacterias consta de una célula con protoplasma pero sin núcleo. La sustancia genética se encuentra en la pared celular. Muchos de ellos poseen cilios móviles.

6.- Las bacterias pueden cambiar de forma debido a una serie de circunstancia como puede ser el medio ambiente.

7.- Según la forma de alimentarse las bacterias pueden ser, autótrofos, parásitos, saprofitas y simbióticas; dentro de las bacterias autótrofos son muy importantes las nitrificantes que abonan el suelo.

8.- Las bacterias se reproducen por bipartición donde una célula se divide en dos, en este proceso demora 30 minutos.

9.- Aunque existe bacterias patógenas son minorías en comparación con los beneficios para el hombre. La putrefacción de las plantas, la digestión, la industria alimentaria, etc.

10.- Las bacterias causas muchas enfermedades como la TBC, tétano. Las principales puertas de entradas de las bacterias en el organismo son la boca, la nariz, órganos sexuales y heridas.

11.- Los mohos son unos hongos inferiores de constitución sencilla, no tiene clorofila y debido a estos viven en forma de parásitos, saprofitos o en simbiosis.

12.- Entre los mohos más importantes tenemos el penicilium notatum, del cual se extrae la penicilina, primer antibiótico descubierto, el streptomyces griseus del que se extrae la estreptomicina, con ella se combate el tifus y la TBC, del Streptomyces aureofaciens se extrae la aureomicina y se utiliza en la fiebre de malta.

13.- Los antibióticos son unas sustancias que son producidas por microorganismo, hongos y bacterias principalmente y sirven para la destrucción de microbios, las principales son la penicilina, terramicina, estreptomicina, cloromicetina, etc.

14.- El primer descubridor de los antibióticos se debe al doctor Alexander Fleming, que de forma casual tenia bacteria en estudio; estas estaban dentro de un líquido que favorecía a su crecimiento. Un moho apareció en unas de las paredes que contenía el experimento. Fleming observó  que las bacterias que se ponían en contacto con el moho morían.

15.- La penicilina es un antibiótico que se saca de un moho llamado penicilium notatum. Es muy eficaz para combatir enfermedades microbianas; es muy poco toxico aunque hay personas alérgicas que no toleran.

16.- Los virus son los microorganismos más pequeños, solamente se puede observar con ayuda del microscopio electrónico. Los virus producen enfermedades en todos los seres vivos, animales, vegetales y al hombre. Los bacteriófagos  son virus que destruye las bacterias.

17.- Entre las enfermedades producidas por los virus son las viruelas, sarampión, gripe, poliomielitis, etc.

18.- Las levaduras son microorganismos que pertenecen juntos con los mohos, al mundo de los hongos su forma es globosa y vive sobre sustancias azucaradas generalmente líquidos. Se multiplican por gemación o por esporas.

19.- Cuando la levadura se encuentra `dentro de una solución de glucosa descomponen esta para apoderarse del oxígeno, desprendiendo alcohol y anhídrido carbónico.

20.-  La fermentación alcohólica es una de la más importante para la industria del vino y cerveza, las fermentaciones alcohólicas producen los hongos saccharomyces. La cerveza sigue un proceso más complicado. Primero se obtiene la maltosa por infusión de cebada fermentada y tostada, luego el lúpulo.

21.-  La fermentación del pan es también de tipo alcohólico la produce la saccharomyces minor. Se empieza mezclando agua y harina, a esta masa se le añade levadura de pan que se alimenta de la masa, descomponiéndola a la vez que desprende anhídrido carbónico. Este es el que se encarga de que el pan este esponjoso y sea fácilmente digerible. Otras fermentaciones son las acéticas, lácticas y butíricas.

ACTIVIDADES

1.- Hacer un resumen.

2.-Ilustrar.

3.- Hacer la biografía de Alexander Fleming.

4.- Hacer la ficha metacognitiva.

5.- Realizar tu ficha metacognitiva.