Este documento describe la teoría celular y la organización celular de los seres vivos. Explica que la teoría celular establece que la célula es la unidad básica de la vida, y que existen dos tipos de células: procariotas y eucariotas. También describe la evolución celular, desde las primeras moléculas orgánicas hasta la aparición de las primeras células procariotas y luego eucariotas, y el papel de la endosimbiosis en el origen de las mitocondrias y cloroplastos

1. TEMA 7
Organización celular de los seres
vivos

2. 1.- TEORÍA CELULAR
Los primeros conocimientos sobre la célula datan de 1665,
fecha en que Robert Hooke publicó los resultados de sus
observaciones sobre tejidos vegetales realizadas con un
microscopio de 50 aumentos construido por él mismo.
Este investigador fue el primero que,
al ver en esos tejidos unidades que se
repetían a modo de celdillas de un
panal, llamó a esas unidades de
repetición células (del latín
cellulae=celdillas). Pero Hooke sólo
pudo observar células muertas por lo
que no pudo describir las estructuras
de su interior

3. Regnier de Graaf (1641-1673)
Descubrió los folículos femeninos, es decir, el envoltorio de los
óvulos
Contemporáneo de Hooke, Van
Leeuwenhoek construyó un microscopio
de 200 aumentos. Con él visualizó
pequeños organismos vivos del agua de
una charca y pudo ver por primera vez
protozoos, levaduras, espermatozoides,
glóbulos rojos de la sangre, etc.

4. Con las aportaciones de todos los científicos desde el siglo XVII y con
los postulados de Schleiden y Schwann en el siglo XIX se
desarrolló la llamada teoría celular. Esta teoría enuncia los
siguientes principios:
La célula es la
unidad
morfológica de los
seres vivos.
La célula es la
unidad fisiológica
de los seres vivos

5. Con la aportación de Virchow quedó expreso el tercer principio de la
teoría celular:
Las células sólo pueden existir a partir de células preexistentes.
Y con las aportaciones de numerosos científicos del campo de la
investigación genética (Sutton y Boveri) se fijó el llamado cuarto
postulado:
La célula es la unidad genética autónoma de los seres vivos.
( el material hereditario pasa de la célula madre a la célula hija )
en resumen, la teoría celular enuncia que la célula es la unidad
morfológica, fisiológica y genética de todos los seres vivos.
A principios del siglo XX se discutía si la teoría era cierta para el
tejido nervioso, en el que las células no parecian independientes sino
que semejaban a una red . Santiago Ramón y Cajal demostró la
individualidad de la neurona con lo que la teoría volvía a ser universal

6. 2.- MODELOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR
Se distinguen dos tipos de organización celular diferente: células
procariotas, y células eucariotas
Todas las células tienen unos componentes esenciales comunes:
• Presentan una membrana plasmática que las aísla del medio que les
rodea y que constituye una barrera selectiva para el intercambio de
sustancias con el exterior
•
El interior celular o citoplasma contiene una serie de elementos
imprescindibles para el correcto funcionamiento de la célula
•
Todas las células poseen información genética en el ADN, así como
ribosomas implicados en la síntesis de proteínas

7. La célula procariota se diferencia de la eucariota en
1.- Existencia de un núcleo diferenciado por una membrana en
la eucariota y en la procariota no
2.-Las células procariotas son típicas del reino monera
(bacterias) mientras que el resto de los reinos (protoctistas,
hongos, vegetales y animales) son eucariotas
3.-Bacterias son del tamaño de alguno de los orgánulos de la
eucariota (0,4-10 micras) (10-100 micras)
4.-La membrana plasmática procariota no contiene esteroles,
mientras que la célula eucariota si
5.-Las células procariotas tienen pared con peptidoglucanos,
mientras que la eucariota solo la presenta en algunos protoctistas,
hongos y células vegetales en general de celuosa o quitina

8. 6.-La procariota no tiene citoesqueleto, la eucariota sí
7.-Las procariotas en su citoplasma sólo poseen inclusiones
mientras que la eucariota posee mitocondrias, cloroplastos,
retículo endoplasmático, aparato de Golgi, lisosomas, vacuolas
8.-En procariotas el ADN no está asociado a histonas y en eucariotas
sí
9.-En procariotas los ribosomas son 70S y en eucariotas son 80 S
En eucariotas además podemos diferenciar entre célula vegetal y
animal:
Las células animales poseen centriolos y las vegetales no
Las células vegetales poseen cloroplastos, vacuolas grandes y pared
mientras que la animal no

9. 3.- EVOLUCIÓN CELULAR
Según los cálculos más modernos, la Tierra se formó hace unos 4.500
millones de años y un millón de años después aparecería la vida. La
explicación de cómo apareció es especulativa, ya que las condiciones
reinantes en aquella primitiva atmósfera no son exactamente
reproducibles en un laboratorio. De todas formas, se han diseñado
experimentos que pueden ayudar a explicar los distintos pasos ocurridos
hasta que surgió la vida.
En 1922, el bioquímico A. Oparin formuló su hipótesis sobre los
procesos de evolución química que debieron producirse durante el origen
de la vida. Según él, las moléculas orgánicas podrían formarse con los
gases de la atmósfera, sometidos a grandes descargas eléctricas que
ocurrían durante grandes tormentas. Estas moléculas se irían
concentrando en los mares y lagos terrestres, formando lo que denominó
como una "rica sopa". La comunidad científica de entonces ignoró sus
ideas.

10. Sin embargo, en 1950 un estudiante
de la Universidad de Chicago, Stanley
Miller, probó la hipótesis de Oparín.
Miller demostró en el laboratorio,
utilizando un aparato diseñado por él,
similar al que ves en el dibujo, la
posibilidad de que se formaran
espontáneamente moléculas
orgánicas.
Para ello, hizo pasar vapor de agua a través de un recipiente de cristal
que contenía una mezcla de gases como metano (CH4),amoníaco (NH3),
hidrógeno (H2)entre otras moléculas que se suponía serían las más
abundantes en la primitiva atmósfera reductora. Al mismo tiempo, las
sometía a descargas eléctricas.
El resultado fue la formación de una serie de moléculas orgánicas como
ácido aspártico, ácido glutámico, ácido acético, ácido fórmico, urea,
alanina y glicocola entre otras moléculas.

11. El siguiente paso evolutivo tendría que ser la formación de
biomoléculas. Se demostró que calentando mezclas secas de aás ,
estos se polimerizaban y formaban polipéptidos sin embargo no
eran capaces de autorreplicarse
En 1980 Altman y Cech demostraron que el ARN es capaz de
catalizar reacciones incluida la polimerización de nucleótidos
Hoy día está admitida que lo que llamaríamos primera célula estaría
formada por un ARN autorreplicativo rodeado de una membrana
compuesta por fosfolípidos (Coacervados)
Carl Woese (1980) denominó protobionte o progenote al antepasado
común de todos los organismos y representaría la unidad viviente
más primitiva, pero dotada ya de la maquinaria necesaria para
realizar la transcripción y la traducción genética. De este tronco
común surgirían en la evolución tres modelos de células
procariotas :
arqueas ,urcariotas , bacterias

12. Durante un período de más de 2000 millones de años, solamente
existieron estas formas celulares, por lo que se puede pensar
que se adaptaron a vivir en todos los ambientes posibles y
"ensayarían" todos los posibles mecanismos para realizar su
metabolismo
La evolución celular se produjo en estrecha relación con la
evolución de la atmósfera y de los océanos. La teoría más
aceptada es que :
Las primeras células serían heterótrofas anaerobias, utilizarían
como alimento las moléculas orgánicas presentes en el medio.
Como estas moléculas terminarían por agotarse, podría haber
ocurrido una primera crisis ecológica, si no hubiera sido porque
en algún momento de la evolución celular...algunas células
aprendieron a fabricar las moléculas orgánicas mediante la
fijación y reducción del CO2. Se iniciaba así la fotosíntesis,
como un proceso de nutrición autótrofa.

13. El empleo del agua en la fotosíntesis como donante de electrones,
tuvo como origen la liberación de O2 y por tanto la transformación
de la atmósfera reductora en la atmósfera oxidante que hoy
conocemos.
Empezó una revolución del oxígeno que causaría la muerte de
muchas formas celulares para las que fue un veneno, otras se
adaptarían a su presencia y ... algunas células aprendieron a utilizarlo
para sus reacciones metabólicas, lo que dio lugar a la respiración
aerobia, realizando una nutrición heterótrofa aerobia.
Estas formas celulares tienen organización procariota y son de
pequeño tamaño
El siguiente paso en la evolución celular fue la aparición de las
eucariotas hace unos 1.500 millones de años.

14. Lynn Margulis, en su teoría endosimbiótica propone que se
originaron a partir de una primitiva célula procariota, que perdió su
pared celular, lo que le permitió aumentar de tamaño, esta primitiva
célula conocida con el nombre de urcariota. Esta célula en un
momento dado, englobaría a otras células procarióticas,
estableciéndose entre ambos una relación endosimbionte.
Algunas fueron las precursoras de los peroxisomas, con capacidad
para eliminar sustancias tóxicas formadas por el creciente aumento
de oxígeno en la atmósfera.
Otras fueron las precursoras de las mitocondrias, encargadas en un
principio de proteger a la célula huésped contra su propio oxígeno.
Por último, algunas células procariotas fueron las precursoras de los
cloroplastos .

15. De hecho, mitocondrias y cloroplastos son similares a las bacterias en
.
muchas características y se reproducen por división. Poseen su propio
ADN y poseen ARN ribosómicos semejantes a los de las bacterias.
La incorporación intracelular de estos
organismos procarióticos a la primitiva
célula urcariota, le proporcionó dos
características fundamentales de las que
carecía:
1.-La capacidad de un metabolismo
oxidativo, con lo cual la célula
anaerobia pudo convertirse en aerobia.
2.-La posibilidad de realizar la
fotosíntesis y por tanto ser un
organismo autótrofo capaz de utilizar
como fuente de carbono el CO2 para
producir moléculas orgánicas

16. Así mismo, la célula primitiva le proporcionaba a las
procariotas simbiontes un entorno seguro y alimento para su
supervivencia.
Se trataría de una endosimbiosis altamente ventajosa para los
organismo implicados, ya que todos ellos habrían adquirido
particularidades metabólicas que no poseían por sí mismos
separadamente, ventaja que sería seleccionada en el transcurso
de la evolución

18. 4.-VIRUS
4.1 ESTRUCTURA
Los virus son estructuras acelulares que presentan dos estados:
1.- extracelular: metabólicamente inerte denominado virión que esta
constituido por:
Ácido nucleico: ADN
o ARN
monocatenario o
bicatenario, nunca los
dos juntos. Puede
estar en una única
molécula lineal o
circular , o bien en
distintos fragmentos
como ocurre en el
virus de la gripe

19. Cápsida: cubierta de proteínas rodeando al ácido
nucleico. Está formada por capsómeros , unidades
estructurales constituidas por una o varias
subunidades proteicas..Por la simetría de la cápsida
los virus podemos clasificarlos en :
a) virus con simetría helicoidal: virus alargados en la que los
capsómeros se disponen helicoidalmente alrededor del ácido
nucleico. EJ: virus del mosaico del tabaco
Virus del mosaico del tabaco
Adenovirus
b) virus con simetría icosaédrica: poseen una estructura poliédrica,
compuesta por 20 caras triangulares en las que los capsómeros
están formados por 5 0 6 subunidades proteicas. Ejemplo virus
de la hepatits A o el de la polio

20. C) Virus complejos: virus constituidos por
varias partes, con formas y simetrías
diversas. Eje bacteriófagos
Envoltura: similar a la membrana plasmática de la célula que
sólo aparece en algunos virus ( virus con envoltura en
contraposición con los virus desnudos) Ejemplode virus con
envoltura es el virus de la gripe

21. 2.- Intracelular: que se adquiere cuando el virus infecta a una célula
huesped, En todo caso carecen de orgánulos y estructuras celulares
necesarios para llevar a cabo la vida celular.
Para su reproducción es necesario que el ácido nucleico del virus se
introduzca en una célula viva, donde se podrá expresar dentro de la
nueva estructura celular. Por esta razón son parásitos obligados.

22. 4.2 CICLO BIOLOGICO DE LOS VIRUS
En estado extracelular, los virus son inertes e incapaces de
reproducirse , por lo que el ciclo de multiplicación tiene lugar
cuando el virión penetra en el interior de una célula hospedadora.
Puede seguir entonces dos tipos de ciclos:
1.- Ciclo lítico. Sigue las siguientes
etapas:
a) entrada en la célula hospedadora
· Adsorción: reconocimiento y unión de
las proteínas de la cápsida o envoltura a
receptores específicos de la célula o
bien en zonas con heridas
· Penetración; por inyección , por
endocitosis o por fusión de al envoltura
con la membrana
· Descapsidación en virus en los que la
nucleocápsida penetra en la célula

23. b) Replicación y síntesis de los componentes virales
Tras liberarse el ácido nucleico en el citoplasma de la célula
hospedadora, se produce la replicación de los componentes
virales , para lo cual el virus utiliza la maquinaria biosintética
del hospedador y la enzimas codificadas por su propio genoma
Esta etapa cumple dos funciones principales:
Síntesis de proteínas del virus: ( enzimas y proteínas estructurales)
puede desarrollarse en dos faese y siempre se produce en el
citoplasma
Replicación del ácido nucleico viral: puede ocurrir en el citoplasma
( virus con ARN, excepto los retrovirus) o bien en el núcleo
( virus con ADN)
c) Maduración: una vez sintetizados los componentes de los nuevos
viriones las cápsidas se ensamblan con el ácido nucleico.
d) Liberación: los nuevos viriones salen de la célula por lisis o
lentamente por gemación. En esta fase los virus con envoltura
adquieren su mb a partir de la mb de la célula hospedadora

25. 2.- Ciclo lisogénico
Existen virus denominados atemperados que pueden incorporar su
ácido nucleico al genoma del hospedador, replicándose con él ( estado
de profago), sin que se produzca la síntesis de los componentes virales
y la liberación. Sólo ciertos agentes inductores provocan la liberación
del ácido nucleico del virus, que seguirá entonces un ciclo lítico
Entre los virus animales y vegetales, la infección vírica puede
ocasionar la destrucción de la célula hospedadora ( infección lítica) o
alteraciones citológicas y de crecimiento en los que las partículas
virales son liberadas por gemación (infección persistente)
También pueden permanecer latentes (infección latente) y se reactivan
en presencia de ciertos estímulos. Esa latencia puede deberse a una
estado de provirus donde se pueden o no producir partículas virales
Algunos virus tienen la capacidad de transformar las células
hospedadoras en células cancerígenas ( virus oncogénicos)

26. 5.-LA CÉLULA PROCARIOTA
Este concepto engloba a los seres procariotas, recientemente
dividido en dos dominios, las arqueobacterias y las
eubacterias
Las células
procarióticas se
caracterizan porque
el DNA asociado a
proteínas está en el
citoplasma y no hay
organulos limitadas
por membranas.
En el citoplasma se destaca el nucleoide , donde está situado el
cromosoma . En la membrana celular , que es similar a la de los
eucariotas, se encuentran los sistemas de enzimas ligados a la
respiración y a la fotosíntesis .

27. Las bacterias exhiben una considerable diversidad de formas: los
cocos, con forma de esfera, los bacilos, que son como bastones, los
espirilos, que son células helicoidales y los vibrio en forma de
coma ortográfica
Clostridium botulinum
Streptococcus mutans
Vibrio
cholerae
Treponema pallidum

28. 5.1 estructura
.1.- Pared celular procariota
Cubierta rígida, que da forma a la bacteria y resistencia a las fuertes
presiones osmóticas de su interior.Presente en todas las bacterias
excepto los micoplasmas
En eubacterias está compuesta por peptidoglucanos o mureína, que
forma un entramado rígido externo.Es un heteropolisacárido formado
por cadenas polisacáridas de dos glúcidos: N-acetilglucosamina
(NAG) y N-acetilmurámico (NAM) unidos por enlaces glucosídicos
beta 1-4
; una corta cadena de
4 aas unidos a los
restos de NAM. Se
pueden establecer
enlaces peptídicos
entre los
tetrapéptidos

29. Según la composición de esta
pared las bacterias se dividen en
·Gram positivas (paredes gruesas
con numerosas capas de mureina
(90%)reforzadas con ácido
teicoico)
·Gram negativas (mas estrecha y
compleja, con una capa de
mureina interna (10%) y una
membrana lipídica externa con
lipopolisacáridos,lipoproteínas y
fosfolípidos formando una bicapa
llamada LPS, permeable gracias a
los canales de porina). Estos poros
le dan distinto comportamiento
ante los colorantes. La tinción de
Gram es una técnica muy

30. Las arqueobacterias poseen pared pero sin mureína
Algunas arqueobacterias metanogénicas poseen la pared celular
formada por un compuesto similar al peptidoglicano de las
bacterias, por lo que denomina pseudopeptidoglicano, con enlaces
glucosídicos 1,3 en lugar de los 1,4 de los peptidoglicano. En otras
archaeas la pared se compone de polisacaridos, glicoproteínas o
proteínas.
Halobacterium salinarium
Las funciones de la pared:
- mantenimiento de la forma y prevenir la lisis osmótica
( alta concentración de solutos en el citoplasma)
- Poseen componentes con capacidad antigénica
- Proporciona carga negativa a la superficie celular

31. 2.-Cápsula bacteriana
klebsiella aerogenes
Este componente no aparece en todas
las bacterias. Está formada por
polímeros glucídicos que no llegan a
formar una estructura definida.
Función
Esta cápsula es capaz de retener agua, con lo que actúa como reservorio
de agua
Sirve de sustrato para los desplazamientos de las células que la poseen,
pues éstas no disponen de flagelos.
Sirve además como matriz adherente entre bacterias y con las células
hospedadoras ( bacterias patógenas) .
Impide la acción fagocítica de otras células dificultando el
reconocimiento de la bacteria, por lo que también cumple una función
defensiva

32. 3.-Membrana plasmática
Envoltura que rodea al citoplasma. está formada por una bicapa de
fosfolípidos. No contiene colesterol.La bicapa lipídica está
atravesada por gran cantidad de proteínas (80%), relacionadas con
las distintas actividades celulares.
En la membrana aparecen grandes repliegues,
denominados mesosomas. Estos mesosomas
realizan varias funciones, tales como servir de
anclaje para el ADN bacteriano, intervenir en la
división celular (bipartición), o ser el lugar donde
se realiza parte de la respiración celular en las
bacterias aerobias. También se encuentran las
moléculas necesarias para realizar la fotosíntesis
Rhodospirillum
en bacterias fotosintéticas
rubrum, una bacteria
Función: actúa como barrera selectiva para la
roja del azufre
entrada de nutrientes

33. 4.-Citoplasma
Formado por una matriz gelatinosa denominada protoplasma,
con un alto contenido en agua que contiene proteínas , enzimas ,
inclusiones de variada naturaleza y función que la bacteria
acumula en momentos de abundancia y residuos metabólicos
sin membrana
También pueden existir vesículas pequeñas delimitadas por
proteínas que acumulan sustancias gaseosas
Sus únicos orgánulos son:
• 4.1 los ribosomas (70s), más pequeños que los eucariotas
(80s) y aparecen siempre libres

34. 4.2 Cromosoma bacteriano. Es una
única molécula de ADN circular de
doble cadena, enrollada y asociada
con pocas proteínas, no histónicas,
localizado en una zona menos densa
llamada nucleoide.
Neisseria gonorrhoeae.
Puede haber una o varias moléculas
de ADN libres, conocidas como
plásmidos, que pueden unirse
temporalmente al cromosoma
bacteriano, en ese caso se llaman
episomas.y que aportan
características adicionales como la
resistencia a antibióticos o a
sustancias tóxicas

35. 4. 3 Inclusiones: son gránulos de reserva dispersos en el
citoplasma, sin membrana que las aísle.
Acumulan diversos tipos de sustancias, tanto nutritivas como de
desecho: polisacáridos, lípidos, polifosfatos (gránulos de volutina),
azufre.
4. 4 Vesículas: son estructuras huecas y rígidas de cuerpo
cilíndrico y extremos cónicos, formadas por proteínas. Son
impermeables al agua y los solutos, pero dejan pasar los gases.
Permiten la flotabilidad de las bacterias que las poseen.

36. 5.-Apéndices externos
• Flagelos, mas sencillos que los eucariotas,
carecen de membrana y están formados por una
proteína fibrilar la flagelina, trenzada
helicoidalmente como una soga, que se ancla
mediante discos a la membrana, teniendo
movimiento rotatorio. Su presencia, número y
distribución es un rasgo identificativo de las
especies bacterianas
-Bacterias monótricas: un solo flagelo
-Bacterias iofótricas: Varios flagelos
distribuidos en toda la superficie bacteriana
-Bacterias perítricas: Varios flagelos formando
un penacho

37. · fimbrias y pili. Las fimbrias son cortas, fina y numerosa en
algunas bacterias y tienen una función adhesiva (gram negativas)
Los pelos (pili) son de mayor longitud, son poco numerosos y
están implicados en procesos de conjugación ( intercambio de
ADN)
Ambos están formados por proteínas globulares con disposición
helicoidal