Tema 1: Biología celular1.1 Introducción a las células Idea fundamental La evolución de los organismos multicelulares permitió la especialización celular y el reemplazo de células. ¿Cómo distinguimos si algo tiene vida? ¿Cuál es la unidad de la vida? Biología: Ciencia que trata de los seres vivos (RAE) Enfocando hacia el corazón de la Biología ¿Cuál será la unidad de vida… el niño o sus células? Justifica tu respuesta Imagen obtenida de: padres.facilisimo.com Órganos como el riñón y el ojo son fácilmente visibles. los organismos vivos están compuestos de células.Comprensión De acuerdo con la Teoría Celular. 2. Comenta la importancia de la Teoría Celular dentro del estudio de la Biología. Si se disecan podríamos observar que están formados por distintos tejidos. pero sólo hasta que el microscopio fue inventado se pudo descubrir acerca de la estructura de esos tejidos. Resume los postulados de la Teoría Celular. La estructura interna de los seres vivos es muy complicada y está construida a partir de estructuras individuales muy pequeñas. ciertas características fueron vistas una y otra vez. Una teoría fue desarrollada para explicar las características básicas de estas estructuras: La Teoría Celular. 1. Desde el siglo XVII los biólogos han examinado tejidos vegetales y animales encontrando mucha variación. . Comprensión Los organismos que constan de una única célula realizan todas las funciones propias de la vida en el seno de dicha célula. 2. Las células varían considerablemente en tamaño y forma. pero comparten ciertas características en común: 1. . Deduce qué características serían básicas para la vida de una célula. Explica por qué las células pueden ser considerados como las estructuras vivientes más pequeños. • Tienen su propio sistema de producción de energía ATP. • En las células se llevan a cabo reacciones químicas catalizadas por ENZIMAS. • Contiene material genético ADN. Características comunes en todas las células… • Rodeada de una MEMBRANA CELULAR. . También nos permiten hacer predicciones. Naturaleza de las ciencias Excepciones de la teoría celular Búsqueda de tendencias y discrepancias: aunque la mayoría de los organismos se ajustan a la teoría celular. Los científicos deben evaluar si esas discrepancias son comunes y graves como para determinar que esas predicciones son inválidas… es entonces cuando la teoría es descartada. A veces se descubren excepciones de esas tendencias y se le llaman Discrepancias. hay excepciones… Una etapa inicial de la investigación científica es la búsqueda de tendencias. que son descubrimientos que son encontrados por la generalidad… estas tendencias pueden llevar al desarrollo de una teoría científica que son maneras de interpretar el mundo natural. . blogspot. • ¿De qué manera los estudios de Hooke ayudan a establecer una tendencia general? • La existencia de discrepancias. ¿cómo determinan y validan la tendencia? • ¿Qué situación llevaría a descartar una teoría? • ¿Crees que la Teoría Celular no presenta discrepancias? ¿Por qué sigue vigente? Imagen obtenida de: marielos-rivera.com . Roberto Hooke fue el primer científico en llamarle célula a esas estructuras internas de los organismos vivos y después de estudiar una gran variedad de muestras de plantas y eso lo lleva a descubrir una tendencia general. sin embargo existen organismos o parte de ellos cuyas células son atípicas. cuestionan los postulados de la Teoría Celular. Así como Roberto Hooke realizó muchas observaciones de diferentes tejidos y células. completando el siguiente cuadro. Describe por qué los siguientes ejemplos atípicos de organismos. pero no por estas discrepancias se descarta la Teoría Celular. los biólogos de hoy siguen buscando las coincidencias entre todos los seres vivos. Aplicaciones: Cuestionamiento de la Teoría Celular mediante ejemplos atípicos. Tejido atípicos Características que lo hacen ser una excepción… Músculo estriado Hongos (Hypha) Alga gigante (Acetabularia) . Los organismos unicelulares llevan a cabo funciones que los mantienen vivos. La estructura de estos organismos unicelulares es más compleja que las células de los multicelulares… ¿Por qué crees que sea así? . • Crecimiento: es el • Respuesta: es la capacidad de incremento en tamaño de reaccionar a los cambios que forma irreversible. permanecen fijos o son llevados por las corrientes de agua y aire. organismo en límites de tolerancia. .Funciones vitales de los seres vivos • Nutrición: obtención de • Metabolismo: son las reacciones alimento para proveer energía y químicas dentro de la célula. liberar energía. • Reproducción: es la producción OJO: Muchos organismos unicelulares de descendencia de manera tienen un método de movimiento (Cilios y flagelos) mientras que otros sexual o asexual. • Excreción: expulsión de los • Homeostasis: es el mantenimiento desechos que son producto del de las condiciones internas del metabolismo. están en el medio ambiente. los materiales que se necesita incluyendo la respiración para para el crecimiento. mst. Comprensión Los organismos que constan de una única célula realizan todas las funciones propias de la vida en el seno de dicha célula. chlamydomonas Paramecium Imagen obtenida de: Imagen obtenida de: http://protist.html .edu/~microbio/BIO221_2009/C_reinhardtii.ac.hosei.html um/caudatum/intactcells/sp_04.i.jp/pdb/images/ciliophora/parameci http://web. i.html .10) • Núcleo Paramecium • Membrana celular • Vacuolas alimentarias • Vacuolas contráctiles • Citoplasma • Cilios Imagen obtenida de: http://protist.jp/pdb/images/ciliophora/paramecium/caudatum/intactcells/sp_04.ac. Indica la función de los siguientes organelos presentes en el Paramecium que determinan el metabolismo de este organismo. (p.hosei.Aplicación Investigación de funciones vitales en Paramecium y en un organismo celular fotosintético concreto. (p.edu/~microbio/BIO221_2009/C_reinhardtii.mst.10) • Núcleo • Pared celular chlamydomonas • Cloroplasto • Vacuolas contráctiles • Citoplasma • Flagelos Imagen obtenida de: http://web.html .Indica la función de los siguientes organelos presentes en el Chlamydomonas que determinan el metabolismo de este organismo. blogia.com . Habilidad Uso de microscopio óptico para investigar la estructura de células y tejidos y realización de dibujos de las células. Partes del Microscopio y su función Nombre Función 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Imagen obtenida de: pacozamora. Oxford. (2014) Biology. Habilidad Consideraciones sobre los dibujos y rotules Imagen obtenida de: Allot. A. D. IB Programme Diploma p. Mindorff.6 . (2014) Biology. Mindorff. Oxford. IB Programme Diploma p. D. Habilidad Cálculo del número de aumentos de los dibujos y el tamaño real de las estructuras y ultraestructuras representadas en los dibujos o en micrografías (Trabajo Práctico 1) Imagen obtenida de: Allot.6-7 . A. ¿Cómo calculo el aumento de una imagen que veo en el microscopio? . wordpress. Se dibuja con una línea horizontal de cierta longitud real (centímetros) que representa cierta longitud a escala (micras.com/page/14/ Las unidades que se utilizan para medir células son las Micras= μm . Escala de una imagen La escala de una imagen me da una idea exacta de el número de aumentos en la imagen. Todas las imágenes observadas a través de un microscopio deben representarse incluyendo su escala. nanómetros. etc). Imagen obtenida de: https://microbiologiageneraluvg. Espécimen Barra de escala Imagen obtenida de: sp2. ¿Cómo calculo el aumento de una micrografía y el tamaño real de los especímenes representados en una micrografía? • Para calcular el aumento de una micrografía o de un dibujo./j0rdinho/1291344222485 .fotolog. necesitamos conocer dos cosas: – Tamaño de la imagen – Tamaño actual del espécimen Fórmula Aumento = Tamaño de la imagen Tamaño actual del espécimen En términos prácticos… A(aumento) = M (lo que mido) Si mido el espécimen con una regla y la barra de escala representa micras tengo que R (lo que representa) hacer una conversión...com/. yo sé que está aumentada 1000 veces (ocular X objetivo = 10 X 100 = 1000). Convierte a cm. ¿Cómo establezco la escala apropiada en una imagen que observo al microscopio? Equivalencias Unidad de conversión 1 MICRA(µm) Milímetros (mm) 0.001 ó 1x10-3 5. Quiero dibujar una línea que represente 10 micras. 10 micras Vamos a practicar… Mide 1 cm .000 µ ¡Cuidado el resultado saldrá en micras y no las podrás dibujar¡. ¿qué longitud debe tener la 10 µm línea (cm)? ¿Cuánto mide la célula?________ Aumentos = Mido/ Representa Mido= Aumentos X Representa Mido= 1000X 10= 10.000001 ó 1x10-6 Si observo una imagen con el objetivo 100x.0001 ó 1X10-4 Metros (mts) 0.5 cm Centímetros (cm) 0. Recuerda 1 micra = 1X10 -4 cm. m=lo que mido. Vamos a practicar… Problema 1: Calcule el número de aumentos si la barra mide 3 cm y representa 2 micras. TIPS Usa la Fórmula a=m/r (a=aumentos. r=lo que representa). No olvides convertir unidades. . La barra de escala mide 2.5 cm y representa 2 micras.5 cm --.2 micras 1 cm -----. Si 2. TIPS Regla de tres basándote en la barra de escala.Problema 2: Calcula el diámetro real de una célula que en una fotografía mide 1 cm.X ¿En que unidades sale X? Micras . TIPS De la fórmula a=m/r despejo m ¿En qué unidades va a salir m? Micras ¿Se pueden dibujar micras? No. . debo convertir a cm para poder dibujarla.Problema 3: ¿Cuánto debe medir una barra de escala si deseo que represente 3 micras? La imagen está aumentada 1500 veces. Oxford. Actividad Data Based Questions Imagen obtenida de: Allot.7 . A. D. Mindorff. (2014) Biology. IB Programme Diploma p. Orientación Investiga la diferencia entre los siguientes organismos unicelulares: •Chlorella •Scenedesmus •Euglena . ¿Por qué la importancia de esta relación Superficie-Volumen en una célula? El consumo de recursos (alimento). delimitada por una membrana. los iones. Las sustancias como el oxígeno. y generación de energía (calor) depende de VOLUMEN CELULAR. . el dióxido Imagen obtenida de: mundoeducacao. Sin embargo la célula está limitada por su SUPERFICIE CELULAR a través de la cual se lleva a cabo el intercambio de materia y energía. producción de desechos. los nutrientes y los productos de desecho que entran y salen de una célula viva deben atravesar su superficie.br de carbono.com. • Vamos a obtener una relación numérica de: Superficie/Volumen para diferentes tamaños celulares . grandes …. ¿cuáles células son más activas? Pequeñas. • Entre más superficie se tiene. más intercambio y entre más volumen más necesidades nutritivas.Entonces. 60 10 CM 942.16 523.79 0.22 . demostremos que a medida que aumenta el tamaño celular disminuye su relación Superficie/Volumen Superficie de una esfera 4πr2 Volumen 4/3 πr2 RADIO SUPERFICIE VOLUMEN RELACION cm2 cm3 S/V 1 CM 12.60 0.19 2.Suponemos que las células tienen forma esférica.56 4.47 4188.99 5 CM 314. La velocidad de intercambio de materia y energía disminuye. órganos y organismos.com/hotmath_help/spanish/topics/platonic-solids.se hacen más lentos Esto aplica a organelos. 2. La velocidad con que suceden estas reacciones es proporcional al volumen de la célula.Procesos como difusión. tejidos.html . etc. • En el citoplasma de la célula se llevan a cabo muchas reacciones químicas que en conjunto se conoce como metabolismo de la célula. células. emisión de calor.. • La velocidad del intercambio de materia (nutrientes y productos de desecho) es proporcional al área superficial de la célula. . Imagen obtenida de: http://hotmath..La relación superficie/volumen disminuye. 3.. Volumen Área superficial A medida que aumenta el tamaño celular: 1. Comprensión La relación Superficie/volumen es importante como factor limitante del tamaño celular. blogspot.com más rápido que cubos Sucede lo mismo a nivel celular con el pequeños? metabolismo y la pérdida de energía en los seres vivos …. .Para que nos quede más claro…. ¿cuál se disuelve más rápido? El cubo grande ó el mismo cubo cortado en 8 ó 64 partes. Si voy a cocer una papa. Supongamos cubos de azúcar. ¿cómo se cuece más rápido? Entera ó en partes. Un cubo grande de hielo ¿se derrite más lento ó Imagen obtenida de: ayudabiologia. jpg . Imagen obtenida de: www. ELEFANTE AFRICANO Es de los mamíferos más grandes puede alcanzar a pesar 15.com/Zoologia/Elefante. éste organismo debe tener una relación superficie/volumen muy pequeña y por lo tanto el intercambio de calor debe ser lento como para vivir en lugares calientes. ¿Cómo ha sobrevivido así? El elefante tiene orejas tan grandes que aumentan su superficie en contacto con el exterior de tal manera que puede intercambiar calor y mantenerse fresco aún en lugares cálidos.proyectosalonhogar. Según lo visto en clase.500 libras. etc..com/.animalpicturesarchive. Su tiempo de vida es muy corto. falta de alimento.ie . Estos animales no sobreviven al invierno. Imagen obtenida de: wicklowmountainsnationalpark.jpg ¿Qué necesita hacer para sobrevivir? Se alimenta cada dos horas para mantenerse con vida. por ser tan susceptibles a cambios de temperatura. Imagen obtenida de: www./1198631360. Pygmy Shrew (musaraña enana) Mide 60 mm de largo y pesa 4 gramos. Según lo visto en clase debe tener una relación superficie/volumen muy grande por lo que su metabolismo y pérdida de calor ocurren muy rápido.. algunas células cambian su forma de esféricas a aplanadas. es decir es imposible un crecimiento en tamaño desmedido. . pues no sobreviven. ¿Qué pasa a nivel celular? • A nivel celular ocurren adaptaciones. prismáticas e irregulares. de forma que así mantienen la relación superficie/volumen constante ante alguna adversidad. • También a nivel celular: las células crecen a un máximo y se dividen. La relación Superficie/volumen celular es muy importante. ¿Por qué crees que es determinante esta relación para la célula? ¿Qué pasaría con el metabolismo de una célula si su relación Superficie/Volumen fuera más pequeña de lo adecuado? ¿Qué pasaría con la obtención de alimento y excreción de desechos? ¿Qué pasaría con la producción y pérdida de calor? . net/test-de-bruno-mars.edu/neuro/elegans.html .mit. • Son los organismos que están formados por una masa de células.testsworld. 10 billones de células Imagen obtenida de: http://es. Pueden ser tan pequeños como el gusano (Caenorhabditis elegans) que tiene 1 mm. de longitud y está formado por 958 células… ¿Cuántas células tengo yo? Imagen obtenida de: http://web.Comprensión Los organismos multicelulares tienen propiedades que resultan de la interacción entre sus componentes celulares.html El ser humano adulto tiene aprox. unidas a su superficie. Imagen obtenida de: Allot. (2014) Biology. Mindorff. Algunos organismos unicelulares viven juntos en colonias.10 . Oxford. Es considerado multicelular porque cada colonia consiste en una bola de gel proteico con 500 o más células idénticas cooperando entre sí. A. IB Programme Diploma p. Comprensión Los organismos multicelulares tienen propiedades que resultan de la interacción entre sus componentes celulares. por ejemplo un tipo de alga llamado Volvox aureus. D. incluyendo el hecho de que está vivo. Comprensión Los organismos multicelulares tienen propiedades que resultan de la interacción entre sus componentes celulares. Las propiedades emergentes surgen de la interacción de las partes individuales que conforman el organismo complejo. se conocen como propiedades emergentes. Es importante resaltar cómo las células individuales se pueden organizar entre ellas e interactuar de forma que desarrollan las funciones vitales y propiedades al organismo vivo. . Las características de todo el organismo. . Propiedades emergentes “El todo es más que la suma de sus partes” “ La vasija se forma de la arcilla. pero es el hueco lo que hace que la vasija funcione” Proverbio chino ¿Cómo podemos relacionar estas frases con los organismos multicelulares? Los organismos multicelulares tienen propiedades que emergen de la interacción de sus componentes celulares. IB Programme Diploma p. Oxford.Imagen obtenida de: Allot. Mindorff. D.12 . (2014) Biology. A. ¿Qué responderías? • En un organismo multicelular. ¿todas sus células.Comprensión Los tejidos especializados pueden desarrollarse por diferenciación celular en organismos multicelulares. tienen las mismas funciones? • ¿ Existen células especializadas? Menciona algunos ejemplos… • ¿Qué entendemos por diferenciación celular? • ¿Cuántas tipos de células especializadas tiene un humano? • ¿ Todas las células tienen la misma información genética? • ¿Cómo se convierte una célula en una célula especializada? . En términos sencillos una función es un rol que tiene la célula dentro del organismo. El desarrollo de células en diferentes formas de llevar a cabo funciones específicas que se llama Diferenciación. la función de los glóbulos rojos es el transporte del oxígeno y la función de las células de la retina es la absorción de la luz para transmitir la señal al cerebro. En organismos multicelulares. Por ejemplo. las diferentes células tienen distintas funciones. . las células en un tejido pueden llevar a cabo su función de manera más eficiente que si tuvieran muchas funciones diferentes.Comprensión Los tejidos especializados pueden desarrollarse por diferenciación celular en organismos multicelulares. así las células pueden tener una estructura específica para una función especializada. A menudo un grupo de células especializadas que realizan la misma función… es llamado Tejido. Al convertirse especializada. • El genoma humano está formado por aproximadamente 25000 genes en las células del cuerpo. • Las células no tienen los genes con las instrucciones que necesitan. Cada tipo de célula se especializa en ciertas funciones debido precisamente a la expresión de sus genes.blogspot.mx/2013/04/que-son-y-como-funcionan-las-celulas. • Expresión de los genes: Se refiere a aquellos genes que una célula usa. pero todas tienen el mismo número de genes (información genética). Expresión genética y diferenciación celular Imagen obtenida de: http://pvalero-criocord. pero tienen los genes que necesitan para especializarse. . Sin embargo en la mayoría de los tipos de células más de la mitad de sus genes nunca serán necesarios o usados.html • La diferenciación genética involucra la expresión de algunos genes (características heredadas que se ven o se tienen) y el ocultamiento de otros (características genéticas que están en la célula pero no se manifiestan) • En un organismo multicelular hay muchos tipos de células. El desarrollo de la célula involucra procesos en los que unos genes se expresan y otros no. Tienen la capacidad de diferenciarse en células especializadas. – No están completamente diferenciadas.html • Tienen un gran potencial de utilidad científica y terapéutica: – Regeneración de tejidos – Diabetes tipo I – Posibilidad de reemplazo de órganos. • Durante las primeras etapas del desarrollo embrionario. . muestra-las-celulas-madre.123rf. etc. Estas células ya están programadas para diferenciarse en el tipo de célula del tejido al que pertenece. una característica que hace que estas células sean aptas para usos terapéuticos. Comprensión La capacidad de las células madre para dividirse y diferenciarse a lo largo de distintas rutas es necesaria en el desarrollo embrionario. • ¿Por qué las células madre se están utilizando mucho en el mundo biológico y médico? – Tienen la capacidad de dividirse muchas veces y producir grandes cantidades. Tienen poder de regeneración en algunos tejidos y en otros su poder es limitado como por ejemplo cerebro.com/photo_20774827_ilustracion-que- in vitro. las células son capaces de dividirse muchas veces para producir grandes cantidades de tejido. Existen células madre adultas presentes en Médula ósea. hígado y piel. y es posible diferenciarlas Imagen obtenida de:http://es. riñón y corazón. Aplicación Uso de células madre para tratar la enfermedad de Stargardt y otra afección concreta • Consulta el uso de las células madre en estas enfermedades: – Enfermedad de Stargardt´s – Leucemia • Realiza un resumen que contenga los siguientes puntos: – Descripción de la enfermedad. – De dónde se obtienen las células madre que se utilizan en ese tratamiento . – De qué manera las células madre funcionan para mejorar el estado de salud causado por la enfermedad. Embrión Sangre del Adulto Las células madre se Cordón umbilical pueden obtener de: Compara las propiedades de cada uno de los tipos de células madre Y los aspectos éticos ???? para poder dar argumentos científicos sobre su uso. Aplicaciones Aspectos éticos relativos al uso terapéutico de las células madre de embriones obtenidos para tal fin. . de la sangre del cordón umbilical de un bebé neonato y de los propios tejidos de un adulto. 16 . D. A. IB Programme Diploma p. (2014) Biology. Mindorff. Oxford.Imagen obtenida de: Allot. Imagen obtenida de: Allot. IB Programme Diploma p.17 . Oxford. D. (2014) Biology. Mindorff. A. 1 .Mapa conceptual Tema 1. Referencias Allot. Biology Course Companion. A & Mindorff. . D. United Kingdom: Oxford University press. (2014).