UNIDAD I ANTOLOGIA DE INTRODUCCION A LA BIOLOGIA IPara sobrevivir, el hombre utilizó del medio que le rodeaba, materiales que le sirvieron para alimentarse, o construir viviendas. El hombre conoció su medio y aprovechó los materiales disponibles para su beneficio. Entre estos materiales, podemos suponer que utilizó plantas y después animales que le sirvieron de alimento. Los conocimientos poco a poco se fueron ampliando, acumulando y transmitiendo a través de varias generaciones. Posteriormente se organizaron para construir lo que hoy conocemos como biología. Muchos de los conceptos y teorías sobresalientes de la biología surgieron a partir del siglo XIX, pero en los últimos años el acervo de conocimientos de esta ciencia se ha incrementado y actualizado. Desde la época prehistórica el hombre empezó a tener conocimientos relacionados con la biología y aprendió acerca de las cosas vitales para su propia supervivencia. Al realizar las funciones de cazador y recolector, el hombre primitivo conoce diferentes tipos de animales y plantas, logrando sobre todo un gran aprendizaje sobre el comportamiento de los primeros, así también los períodos de producción de frutos de especies vegetales de cultivo. Los conocimientos de la agricultura y la domesticación de los animales fueron el resultado de los esfuerzos del hombre por sobrevivir y empezar a controlar su medio ambiente. Se han encontrado descripciones anatómicas de animales y del cuerpo humano, así como estudios relacionados con los tejidos de las plantas de cultivo. 1 2 CONCEPTO DE LA BIOLOGIA. El concepto de la biología ha variado en relación con las épocas y con el criterio de los hombres de ciencia que de ella se han ocupado. Desde los tiempos antiguos el hombre tuvo conocimiento acerca de sus propias actividades fisiológicas y las de los seres vivos que contemplaba durante sus correrías por los bosques, praderas y llanuras o montañas, que sorprendía en las aguas de los lagos, ríos y mares o que lo atraían por su belleza o por sus costumbres y hábitos curiosos; aprendió a observar el género de vida de los animales y las plantas que le servían de alimento; más adelante su experiencia acerca de los fenómenos biológicos se enriqueció al conseguir someter a su dominio los animales domésticos o las plantas cultivadas. Estos conocimientos no constituyeron un verdadero cuerpo de doctrina científica hasta tiempos muy posteriores en que el hombre sintió la necesidad de sistematizarlos y constituir una ciencia que se ocupase de los fenómenos inherentes a la vida. En 1802, simultáneamente, LAMARCK y REINHOLD propusieron el término Biología para designar con él la ciencia que se ocupa de los seres vivos y de los fenómenos que en ellos tienen lugar. Atendiendo a su sentido etimológico (bios = vida y logos = tratado), la Biología es el estudio de la vida de una manera amplia e integral; éste fue el criterio sostenido entre otros, por AUGUSTO COMTE. Actualmente es tal la cantidad de conocimientos reunidos acerca de las distintas disciplinas científicas relacionadas con los seres vivos, que resultaría imposible que una sola persona tratara de abarcar todo lo conocido. Surge, pues, el imperativo de la especialización dentro de cada rama del saber y la Biología no puede escapar a esta ley general. Por lo tanto, es necesario dar un concepto que se ajuste al espíritu y necesidades de nuestra época. La biología general es la ciencia que estudia los fenómenos comunes que acaecen en los seres vivos, establece las leyes que los rigen y trata de investigar las causas que los producen. Así entendida la biología, queda comprendida en ella el estudio de múltiples e importantes problemas que siempre han interesado al hombre, como el de su origen: el de la constitución de los organismos y de los elementos anatómicos y funcionales que los integran; las condiciones exteriores del ambiente en relación con los variados fenómenos que son capaces de provocar el de la sexualidad en sus diversos aspectos; la herencia, o sea el mecanismo maravilloso por medio del cual los caracteres de los padres se transmiten a los hijos; la adaptación, que da a conocer las relaciones de los seres con el medio en que se encuentran y otros de no menos interés científico o trascendente. IMPORTANCIA DE LA BIOLOGIA. Dentro del concepto determinista, la Biología general adquiere la fisonomía de una ciencia de gran interés y de enorme trascendencia en el campo de los conocimientos humanos. Toda persona, cualesquiera que sean las actividades a que se dedica, se pone, de manera forzosa, en contacto con otros seres vivos y es impresionada constantemente por una serie de fenómenos que le intrigan y cuyo mecanismo desconoce con frecuencia: muchos fenómenos sociales reconocen así mismo una base netamente biológica. Por lo tanto, la Biología es una disciplina cuyo conocimiento es fundamental para todo hombre culto, y mucho más para aquellas personas que se orientan hacia el estudio de la Medicina, ya que ésta ha dejado de ser un arte empírico para transformarse, gracias al impulso no interrumpido de los descubrimientos científicos, sobre todo desde los tiempos de CLAUDIO BERNARD en una ciencia de base esencialmente biológica y experimental que para ser comprendida requiere la formación de un criterio en el que interviene, una buena parte, el convencimiento de que una causalidad inquebrantable rige los fenómenos de la vida. Pero la utilidad e importancia de esta rama científica no descansa sólo en el hecho de que acrecienta el horizonte del saber, sino también en su aplicación inmediata o utilitaria que mejora las condiciones de existencia del hombre. Así, por ejemplo, la sanidad ha mejorado basándose en los datos que suministra la Biología acerca de las bacterias y de los protozoarios que producen enfermedades en el hombre y en los animales domésticos; el descubrimiento de seres transmisores de enfermedades ha permitido 3 eliminar casi por completo algunas de ellas como la fiebre amarilla y atenuar otras, como el Para reconstruir la historia y transformación de los seres vivos a través de la evolución de la tierra. etc. lo que ha permitido llegar al conocimiento íntimo de los componentes celulares. y que sirven de base a los postulados y principios biológicos. En la actualidad estamos en una nueva etapa en la que los 4 biológicos buscan la explicación de los hechos funcionales en su mecanismo fisicoquímico: los . a los hombres de ciencia. de hecho. Dr. La biología fue en sus principios esencialmente morfológica. Por último. que apasionaron. el desconocimiento del mecanismo íntimo de muchos fenómenos biológicos. Y además orientó a la medicina sobre bases experimentales y científicas (1813-1878) RELACION DE LA BIOLOGIA CON OTRAS CIENCIAS.paludismo. es menester acudir a los conocimientos que la Geología suministra. los conocimientos que hoy existen acerca de la biología marina han establecido las bases de la pesca científica y el estudio que se ha ahecho de las especies que pueblan los lagos y ríos. se debe a las barreras materiales que actualmente existen para conocer en sus más finos detalles las actividades fisicoquímicas en las que aquéllos se basan. Después se amplió el campo hacia las investigaciones fisiológicas. el conocimiento de la genética. realizar estudios de biometría. Podría decirse que el porvenir de la biología está en el avance de esas ciencias. La biología tiene sus raíces en otras ciencias: la Botánica y la Zoología aportan el material indispensable. ha redundado en la mejora de las plantas cultivadas y de los animales domésticos. es decir. Todos sus esfuerzos se encaminaron a estudiar los fenómenos fisiológicos a la luz de la observación y la experimentación. será menester acudir a las Matemáticas. si se quieren valorar los fenómenos biológicos. investigaciones que se han completado por medio del microscopio electrónico. Como auxiliares de primer orden están la Física y la Química. ha permitido proceder a su repoblación con evidente incremento de la riqueza pesquera. en la actualidad se ha avanzado mucho en este terreno. con el siguiente progreso de la agricultura y de la ganadería. la distribución de los organismos sobre el planeta sólo será posible estudiarla a la luz de la Geografía. Claudio Bernard. con el estudio de los diversos hechos concretos que se observan en las plantas y en los animales. en tiempos pretéritos. habiéndose logrado desentrañar la finísima estructura celular. médico francés que dedicó su vida al estudio de la biología. El conocimiento de la Fisiología vegetal ha hecho que el sistema de cultivos descanse sobre bases científicas. tales como las mitocondrias. con justicia. los cloroplastos. y la Paleontología. helechos y fanerógamas (plantas con semillas).Rama de la biología que estudia los vegetales dividiéndose en criptógamas (plantas sin semillas) por ejemplo: algas. que atiende al de los tejidos. clasificación y nomenclatura de las especies biológicas. podríamos decir. la Ecología. radica la explicación de fenómenos biológicos clave. hacia la reducción de los fenómenos vitales a actividades de tipo fisicoquímico. ya que en ellos.F. es la Biogeografía. se subdivide en disciplinas más específicas. o sea el estudio de los organismos que viven a expensas de otros. tales como los ácidos ribonucleico y desoxirribonucleico. El estudio de la distribución de los seres sobre la superficie de la tierra y las causas que la determinan. que investiga las causas de las alteraciones orgánicas anatomofisiológicas que determinan la enfermedad. RAMAS EN QUE SE DIVIDE LA BIOLOGIA. deben descansar sobre bases esencialmente biológicas. que estudia sus funciones orgánicas. DALE Y A. que trata de averiguar el origen de los seres y su transformación a través de los tiempos. son el mejor ejemplo de la orientación que han seguido las investigaciones biológicas que tienden. HILL. El primero incluye las áreas principales determinadas por los organismos estudiados. que por medio de los fósiles investiga su distribución en el tiempo a través de las edades de nuestro planeta. da lugar a ramas como la Anatomía u Organografía. Las variadas disciplinas y divisiones pueden separarse en dos grupos íntimamente ligados entre sí. musgos. EMDEN Y SZENT GYORGYI acerca de los complejos fenómenos que ocurren durante la contracción muscular: los de LAPICQ. que tiene por objeto la ordenación. que se ocupa de desentrañar los fenómenos de la herencia y la Patología. y en el segundo cubre aquellas áreas consideradas próximas o campo de estudio. a su vez. por lo último. acerca de la excitabilidad y transmisión nerviosa. la Histología. como ejemplo del primer grupo tenemos la zoología que estudia los animales. En este caso está la Embriología y Ontogenia. como la reproducción de la vida. se ha visto en la necesidad de dividirse en áreas de estudio sumamente especializadas. mientras que la botánica se ocupa de los vegetales. como organismo vivo. que investiga las relaciones reciprocas de los seres vivos con el medio que pueblan. la Psicología. ELLIOTT. que estudia el desarrollo del ser vivo. 5 .trabajos de EDKINS Y WOLF sobre el influjo de substancias vasodilatadores en la secreción gástrica. cada una de éstas. En los últimos años se ha avanzado todavía más en el conocimiento de los fenómenos de la vida. al conocerse con precisión la estructura química y la significación biológica de ciertos compuestos químicos de la célula. HUXLEY. pues el hombre. la biología sirve o debe servir de fundamento a todas aquellas disciplinas que se refieren a hechos humanos. A su vez. la Evolución o Filogenia. Si la biología se ocupa de los organismo desde un punto de vista dinámico y activo. LOEWI. una de cuyas ramas más importantes es la Parasitología. la liga entre los fenómenos químicos con los biológicos. como otras ciencias. la Citología. la Sociología biológica o Biosociología. Otras ramas biológicas sólo pueden ser abordadas siguiendo un método morfológico y fisiológico al mismo tiempo. como previó genialmente CLAUDIO BERNARD. Se ha establecido. comunidades. las Taxonomía. obedece a las leyes que rigen al resto de ellos. al estudio de las células. Botánica. la otra forma de dividir a la biología está hecha en relación a sus particulares campos de estudio que a continuación se mencionan. que estudia las agrupaciones. WIELAND Y KEILIN y los más recientes de KREBS relativos a los fenómenos íntimos de la respiración y los cambios energéticos intracelulares. que se ocupa del estudio de los órganos y de la constitución de los seres vivos. los estudios de WARBURG. El estudio de los seres vivos de un modo estático o morfológico.. que trata de investigar el comportamiento de los organismos ante los estímulos del medio exterior y el origen y evolución de los fenómenos de tipo mental que se dan en los animales superiores. nacen: la Fisiología. Debido a esto la biología. también la Psicología y la Sociología. los de MEYERHOF. como se verá oportunamente. la Genética. HILL. asociaciones y sociedades biológicas. Ictiología.. METODOS DE ESTUDIO Toda ciencia tiene sus métodos propios de investigación y estudio. Histología Estudia los tejidos que conforman a los seres vivos. Ornitología. Taxonomía Estudia las diferentes clasificaciones de los seres vivos. Fisiología Estudia todas las funciones de los seres vivos. en los que es humanamente posible. Anatomía Estudia las estructuras y conformación de los seres vivos. hongos y protozoarios) Bioquímica Estudia y analiza la estructura y función molecular de la materia viva.. formación y desarrollo de los seres vivos. ornitología. virus.Rama de la biología que estudia a los animales en todo sus niveles de organización (unicelulares y pluricelulares). Estudia las transformaciones que han sufrido los seres vivos Paleontología desde que se originaron hasta la actualidad. Citología Estudia las Células de los seres vivos. Se entiende por método al camino que la ciencia sigue para alcanzar sus conocimientos y.Zoología.se encarga del estudio de los reptiles. Micología Estudia los organismos que carecen de clorofila. La experimentación trata de provocar los fenómenos encuadrados dentro de condiciones perfectamente establecidas. protozoología y antropología. Microbiología Se encarga del estudio de los microorganismos con ayuda del microscopio (bacterias. Embriología Estudia las primeras etapas.. 6 . Protozoología. anfibios. herpetología. Herpetología. El investigador no se conforma con esto.-estudio de las aves. CIENCIA B I O L O G I A Zoología RAMA Botánica CAMPO DE CONOCIMIENTOS QUE ABARCA Genética Estudia lo referente a la Herencia de los seres vivos.estudia los animales unicelulares. Estos son llamados hongos.. Mastozoología. su espíritu le lleva a buscar la explicación o interpretación de los hechos para lo cual formula lo que se llama hipótesis. mastozoología.estudia las características del hombre. Estudia los organismos que viven a expensas de otros Evolución llamados parásitos. los métodos básicos de investigación son la observación y la experimentación. el experimentador puede modificar o suprimir algunas de ellas con el propósito de llegar a comprobar cuáles son fundamentales y básicas y cuáles secundarias accesorias. constituyen el grupo de ciencias experimentales. La observación es el análisis de los hechos o fenómenos naturales por medio de los sentidos o auxiliados con aparatos como el microscopio que amplían su campo de acción. La Física. Estudia los fósiles o restos de organismos de otras eras. Biofísica Estudia el comportamiento de la materia y la energía. la Química y las diversas disciplinas biológicas. entomología. la verdad. Medicina Estudia las causas y tratamientos de las enfermedades Parasitología humanas...-estudio de los mamíferos. Antropología. Entomología. Según su campo de estudio se subdivide en: citología.se encarga del estudio de los peces. Biogeografía Estudia la distribución de los organismos sobre la corteza terrestre. En todas ellas.estudio de los insectos. es ver detenidamente algo que ha despertado nuestro interés. si la experimentación demuestra que la hipótesis es falsa.cuando los resultados obtenidos confirman la veracidad de la hipótesis y son aplicables a fenómenos similares. las conclusiones obtenidas son conocimientos significativos que pasarán a formar parte de su marco teórico y podrán despertar su interés por nuevos planteamientos que serán objeto de un nuevo proceso de investigación. Observación. y si el sujeto es un hombre de ciencia tendrá la posibilidad de formular leyes. Experimentación. con una menor probabilidad de error. se señalan los principales pasos a seguir para redescubrir la verdad del contexto teórico de las ciencias de la vida. Por otra parte.consiste en formular preguntas sobre lo observado. Pasos del método científico como procedimiento didáctico.En el diagrama del método científico como procedimiento didáctico.consiste en establecer las condiciones especiales que hagan posible la repetición del fenómeno en estudio.... ésta se elimina.. Cuando el método científico es empleado como procedimiento didáctico y el sujeto que lo emplea es el alumno. Planteamiento del problema. generando el interés del investigador por buscar nuevas alternativas de solución. pero los errores son conocimientos que se incorporan al marco teórico. Confirmación o rechazo de hipótesis. se dice que hay una generalización. 7 . y así. Estos experimentos han permitido a los biólogos explicar el significado de la fecundación y el verdadero papel que en ella tiene el elemento masculino o espermatozoide. naturalista ginebrino que descubrió. etc. todos pertenecientes al sexo femenino. Las hembras recién nacidas fueron aisladas y después de cierto tiempo. aplicando el método experimental. descubrió la partenogénesis al demostrar que los pulgones del rosal se reproducen sin el concurso de los machos. Materia y energía es todo lo que constituye al universo y gracias a los estudios de Einstein sabemos ahora que en ciertas condiciones una puede transformarse en la otra: (E = MC2).). en general se considera que es todo lo que ocupa espacio y tiene peso. En la actualidad no es posible hablar de materia sin asociarla con la energía. aunque en general se considera que ésta es todo lo que pueda producir cambio o movimiento en la materia. y poco después los hermanos HERTWIG. DELAGE y otros biólogos lograron avivar óvulos vírgenes de distintos invertebrados. La materia. que ha sido rechazada por los experimentos que demostraron su falsedad. si así no fuese. LOEB. al proseguir sus experimentos. Para ello procedió a encerrar hembras de estos insectos en un tubo. sus principios fundamentales. en el siglo XVIII. líquido. CHARLES BONNET. . obtuvo el mismo resultado. Una de las conquistas mas sobresalientes de la biología Experimental ha sido el provocar el desarrollo del óvulo. si los nuevos hechos de observación o los nuevos experimentos la confirman. al cabo de algún tiempo éstas dieron nacimiento a nuevos pulgones. Por el método experimental. en tanto que la teoría celular ha pasado a ser una doctrina cierta. La palabra materia deriva del latín mater-madre. Andando el tiempo BATAILLON consiguió lo mismo en los óvulos de la rana y más recientemente PINCUS logró las primeras fases del desarrollo del óvulo de la coneja. NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA. Por vía de ejemplo se puede citar la hipótesis de la generación espontánea. De toda hipótesis se deducen determinadas consecuencias. cualquiera que sea su estado físico (sólido.CHARLES BONNET. la hipótesis será cierta. Aunque existe diferencia de opciones para definir lo que es materia. gaseoso. el biólogo la desecha y formula otra nueva que abarque y comprenda los fenómenos que no pudieron ser explicados por la primera. por medios físicos y químicos. primero. está formada por entidades básicas 8 llamadas átomos. la partenogénesis en los pulgones del rosal. al confirmar los hechos y los experimentos. se reprodujeron y originaron nuevos individuos también femeninos. UNIVERSO GALAXIAS PLANETAS MATERIA -ORGANICO COMPUESTO -INORGANICO ATOMOS PARTICULAS SUBATOMICAS NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS ATOMOS. mesones. más un promedio de 11 que el hombre ha logrado sintetizar. 9 .). alrededor del cual gira un electrón de carga opuesta. El átomo más sencillo es el de hidrógeno.La materia está constituida por partículas de menor tamaño llamados átomos que son unidades básicas de ellas. El átomo que le sigue en ligereza es el del helio. pero el espacio que ocupa el núcleo es sumamente pequeño (aproximadamente una diezmilésima parte). Existen en el universo 92 átomos diferentes que corresponden a los elementos químicos naturales. electrones (-) y neutrones que además de no tener carga eléctrica casi tienen la misma masa que los protones (aunque se sabe que existen otros tipos de partículas subatómicas como los positrones. hiperones. Los átomos miden de 2 a 5 A. Se le llama elemento químico a la sustancia formada por un solo tipo de átomos. etc. Los átomos están formados fundamentalmente por tres tipos de partículas subatómicas: los protones (+). Y éstas a su vez están formadas por partículas más pequeñas llamadas subátomos (Protones. está formado por protones y neutrones y representa casi toda la masa del átomo. que posee un núcleo formado por 92 protones y 146 neutrones. El átomo más pesado es el del uranio. que posee un núcleo formado por dos protones y dos neutrones y contiene en sus órbitas a dos electrones. neutrones y electrones). ya que su núcleo sólo consta de un protón. El centro del átomo es el núcleo. ya que los electrones giran alrededor del núcleo describiendo órbitas concéntricas que se mantienen gracias a fuerzas de atracción electrostática el número de electrones es igual al número de protones del núcleo. sin que ninguno pierda o gane electrones por lo que los electrones de los dos átomos se atraen de igual manera para compartir mutuamente sus electrones en forma indefinida. Helio y C. En las ligaduras o enlaces covalentes. porque en solución pueden conducir corriente eléctrica. Las reacciones químicas que originan compuestos pueden ser de dos tipos: En los compuestos iónicos. Uranio El comportamiento químico.1e 2e 92e 1p+ 2p+ 2n 92p+ 146n+ - A) Hidrógeno B) Helio C) Uranio Estructura atómica: A. En los compuestos covalentes los átomos comparten sus electrones realizándose una ligadura covalente. Se le llama reacción química a los procesos de formación de compuestos químicos mediante las reacciones que se producen entre los electrones externos de los átomos que se unen. los electrones que son eléctricamente negativos pasan de un átomo a otro efectuándose una ligadura iónica o electrovalente. los que sabemos que se acomodan en capas concéntricas que aumentan su energía conforme aumenta su distancia del núcleo. en cambio el átomo que pierde a sus electrones pasa a ser eléctricamente positivo (metal). con lo que tendrá cargas negativas en exceso. depende de la organización de los electrones que posea en sus átomos. se piensa que existe una tendencia de los electrones a acomodarse de la manera más posible. está covalentemente unido a cada uno de los átomos de hidrógeno: 10 . Los iones o moléculas de este tipo se llaman iones o electrólitos. Hidrógeno. sino también en los del otro átomo trasladándolos a él. en el que el átomo de carbono. B. propio de cada uno de los elementos. Ligaduras o enlaces iónicos: uno de los átomos gana electrones porque ejerce una fuerte atracción no sólo en sus electrones. formando una ligadura iónica que da como resultado al cloruro sódico: Na Cl Na Cl Los compuestos iónicos pueden ser el resultado de la transferencia de uno o varios electrones. razón por la que dejará de ser neutro para hacerse eléctricamente negativo (no metal). como sucede por ejemplo en el gas metano. por lo que la capa de mayor energía es la externa y es la que se acopla con los electrones de la órbita externa de otros átomos para forma ligaduras químicas y de este modo dar origen a moléculas de compuestos. los electrones de los átomos se atraen con la misma fuerza más o menos. como sucede en el caso del sodio es atraído fuertemente por el cloro. las nebulosas son masas de gases luminosos que se encuentran dentro de las galaxias. que brillan con luz reflejada del sol. en el espacio y tiempo. La mayoría de las ligaduras de los compuestos orgánicos es de tipo covalente. cada día hay más evidencias que apoyan el hecho de que la naturaleza del universo fue muy distinta de lo que es hoy y lo que será en el futuro. unus: uno y versus: vuelto) la totalidad existente de materia y energía.El número de enlaces covalentes de una molécula dependerá del número de pares de electrones compartidos pudiendo tener ligaduras simples. formando parte de los cuerpos celestes o en el espacio interestelar. Está constituido por polvo cósmico e infinidad de galaxias o universo-islas. La cosmología estudia la naturaleza general del universo. De acuerdo con la teoría de la relatividad de Einstein. astronomía y otras disciplinas continúan aportando datos para tratar de conocer con mayor exactitud cómo y cuándo se originó el universo. dobles o triples. de esta manera se pueden originar nuevos compuestos químicos inorgánicos y orgánicos que determinarán las características de la materia de que formen parte. TEORIA RELATIVISTA Entendemos por universo (del latín. Actualmente las investigaciones en física. de formas diversas y contorno impreciso. si un día algún científico será capaz de dar respuesta a esta gran interrogante. está formada por los mismos elementos químicos que tenemos en la tierra. son sistemas formados por millones de estrellas. es decir. lo que estará regulado por una serie de circunstancias físicas y químicas principalmente de las que dependerá la intensidad y tipo de estas reacciones. Pero no es una tarea fácil. Las dimensiones del universo son tan gigantes que a pesar de los progresos científicos conocemos una mínima parte de su impresionante grandeza. química. Esta ciencia ha tenido un notable avance en los últimos años y no es posible imaginarse el universo como un conjunto estático de estrellas y galaxias. TEORIAS DEL ORIGEN DEL UNIVERSO. Las moléculas de los compuestos químicos pueden reaccionar entre sí para formar nuevos compuestos químicos que pueden ser más complejos. lo que es actualmente. por el contrario. los planetas son cuerpos celestes opacos. la totalidad de lo que podemos esperar. conocer o aprender. Las estrellas son astros con luz propia y están constituidas por gases de altísima temperatura. esto sólo sería la consencuencia lógica si todos los cuerpo celestes. planetas y nebulosas. Es todo cuando existe. y no es posible decir. finito y sin fronteras”. cómo y cuándo se originó. puede definirse como “el continuo espacio-tiempo. 11 Presenta las siguientes características: . En la actualidad sabemos que la materia que se encuentra en el universo. ya sea como materia inorgánica o como integrantes de los seres vivos de nuestro planeta. lo que fue en el pasado y lo que puede llegar a ser en el futuro. El concepto de universo para muchos es un espacio infinito o el conjunto de todos los astros y el gran espacio que los separa y los rodea. materia interestelar y energía que existe en el universo tuvieron el mismo origen. Desde el inicio de la humanidad el hombre se ha preocupado por conocer qué es el universo. “el universo es infinito en espacio y tiempo y no tiene principio ni fin”. 2. como la superficie de la tierra. 5. es positivamente curvo. EL UNIVERSO TEORIA DEL ESTADO ESTACIONARIO.-Está en constante expansión: las galaxias están alejándose unas de otras. Según esta hipótesis. se está creando nueva materia constantemente”. a velocidades tantos mayores cuanto más grandes sean las distancias que las separan.1. el centro sólo contiene materia difusa pues las galaxias se encuentran en la “película” o periferia. Gold y Hoyle. Una diferencia muy importante con la teoría anterior en relación con la evolución de la materia.-Comprende la totalidad de materia y energía existente. es que dice que “el hidrógeno fue el único componente de la primera generación de galaxias y estrellas”. 4. En la actualidad se sabe con seguridad que el hidrógeno sirve como combustible en algunas estrellas y que a partir de éste se sintetizan todos los demás elementos. En respuesta. sino formando las aglomeraciones llamadas universo-islas o galaxias.-Su forma es parecida a la de una pelota hueca: esto es. propuesta en 1948 por Bondi. 3. en cualquiera de sus partes. podemos decir que el universo.-Con base en lo anterior. afirma que el universo ha estado casi igual todo el tiempo. Esta teoría. finito y sin fronteras. Pero la estabilidad del universo de esta teoría deja sin explicación la bien comprobada expansión de todos los cuerpos que lo integran.-Los astros que lo componen no se encuentran aislados. inclusive el helio (nucleosíntesis). la teoría trata de explicarlo diciendo que “para compensar el efecto separador de la expansión. TEORIA DE LA GRAN EXPLOSION 12 . 000 millones de años. Esta teoría dice que el universo se originó hace aproximadamente de 10.000 a 13. planetas. galaxias y súper galaxias (PARTICULAS SUBATOMICAS) 13 .(BIG-BANG) Existen varias teorías que tratan de explicar el origen del universo pero la más aceptada actualmente por los científicos es la “Teoría de la Gran Explosión”. debido sobre todo a la comprobación de la expansión del universo. debido a la explosión de un gigantesco núcleo hirviente de materia supercondensada y que los “fragmentos” resultantes de esa explosión aún siguen expandiéndose. considera esta teoría que progresivamente el material de esta explosión se fue enfriando y concentrando para dar origen a estrellas. siendo en su mayoría neutrones comprimidos. de las que se realizan constantemente en ellas y que producen luz y calor (como nuestro sol) debido a los procesos continuos de fusión nuclear de átomos de hidrógeno para formar helio. combinándose de diferentes formas en la materia viva para formar estructuras microscópicas funcionales llamadas organoides u organelos. hidrógeno y nitrógeno. que pueden localizarse geográficamente. una célula ya contiene todos los organoides y factores necesarios para efectuar su propio metabolismo y ser capaz de reproducirse. por lo que también se le ha dado en llamar “Teoría de las Pulsaciones”. durante los primeros 200 a 300 millones de años de expansión continua de la materia gaseosa. repitiéndose este ciclo eternamente. En los organismos complejos los tejidos se agrupan de acuerdo a sus características y condiciones particulares. sin embargo los seres vivos no viven aislados. los que al descender la temperatura se combinaron entre sí. igual que los objetos no vivientes que existen en la naturaleza. las células se organizan en conjuntos llamados tejidos que presentan diferentes grados de complejidad. siendo los más abundantes: oxígeno. algunos de los cuales. porque a menos que supongamos que materia y energía han existido por toda la eternidad. Muchos organismos vegetales y animales son unicelulares. están formados por materia. El organismo. es el resultado del funcionamiento armónico de los niveles biológicos hasta ahora mencionados. en ciertas circunstancias. que realizan funciones organizadas dentro de la unidad biológica que es la célula. lo que da origen a los aparatos y sistemas. se fragmentaron o se transformaron en protones y electrones. no es plenamente satisfactoria. Aunque la “Teoría de la Gran Explosión” es la más aceptada actualmente. lo que causó grandes presiones que provocaron temperaturas altísimas que dieron origen a las estrellas. NIVELES DE ORGANIZACIÓN BIOLOGICA 14 .Esta teoría supone que el material del núcleo que explotó estaba formado de partículas subatómicas densamente concentradas. sobre todo hidrógeno y helio que son los elementos más abundantes en el universo. Los órganos pueden ser de varios tipos y combinarse en formas diferentes pero su funcionamiento es coordinado entre ellos. Los compuestos químicos pueden unirse. lípidos y prótidos o compuestos inorgánicos como el agua. Según esta teoría. siendo las estructuras más pequeñas de ésta las partículas subatómicas (protones. para originar muchos de los elementos que existen en el universo. generalmente los individuos se organizan en niveles biológicos más elevados como las sociedades. NIVELES DE ORGANIZACIÓN BIOLOGICA Los seres vivos. El total de todos los seres vivos que existen en la naturaleza representa a la biosfera que es el nivel biológico más elevado de nuestro planeta. llamados pluricelulares. que a su vez se organizan para formar los átomos de los elementos químicos que participan en la estructura de la materia viva y que por esa razón también se les conoce como bioelementos. se fueron formando masas o nubes de gas independientes que sufrieron la condensación de la materia que las formaba. pero en otros. y electrones). Otros científicos consideran que la expansión del universo seguirá indefinidamente. Muchos científicos suponen que la expansión del universo llega a un límite máximo después del cual se realiza una contracción. carbono. no explica el origen de las partículas subatómicas. el conjunto de poblaciones semejantes forma a las especies y cuando una región es compartida por diferentes especies se está hablando de una comunidad. las que en grupos dan origen a las poblaciones. para formar un nivel biológico superior conocido con el nombre de órgano. neutrones. a su vez los átomos se combinan entre sí para dar origen a compuestos químicos orgánicos como los glúcidos. De acuerdo a la teoría antes expuesta. lo que permite que algunos átomos puedan fusionarse o que se fragmenten y sus partículas se agreguen a otros átomos para dar origen en ambos casos a elementos más pesados. así como las violentas explosiones que sufren durante su evolución. durante las que se propicia la formación de los diferentes elementos como consecuencias de las elevadas temperaturas y presiones.800 millones de años). como también 15 es lógico suponer que al irse enfriando se fueron formando nuevas moléculas de compuestos. también expusimos la hipótesis más aceptada sobre el origen de la materia a partir de la “Teoría de la Gran Explosión” que originó al universo y que plantea la posibilidad de la formación de todos los elementos químicos a partir del hidrógeno mediante las diversas etapas que comprende la evolución de las estrellas. . Sabemos que en el universo existen 92 elementos químicos naturales (además de los que ha sintetizado el hombre) y que toda la materia que existe está formada por diferentes combinaciones de esos elementos que se integran en moléculas de diferentes tamaños para constituir los compuestos químicos orgánicos e inorgánicos. lo más probable es que cuando nuestro planeta inició su formación (se le calcula una edad aproximada de 4. sobre el origen del universo. gran parte de las moléculas de los compuestos que contenía se desintegraron debido a la ruptura de enlaces ocasionados por las altas temperaturas que se generaron en ella.BIOSFERA COMUNIDAD ESPECIE POBLACIONES SOCIEDADES ORGANISMO APARATOS Y SISTEMAS ORGANO TEJIDO CELULA ORGANELO U ORGANOIDE MOLECULA ATOMO PARTICULAS SUBATOMICAS TEORIA QUIMIOSINTETICA DEL ORIGEN DE LA VIDA ELEMENTOS Y COMPUESTOS QUIMICOS QUE INTERVINIERON Hemos visto que todo lo que forma al universo es materia y energía y que en ciertas condiciones una puede transformarse en la otra. S. todos los datos hasta ahora obtenidos coinciden en suponer que esta atmósfera carecía de oxigeno en forma libre. con todas las condiciones atmosféricas primitivas que se supone existieron en la tierra en esa época. aminoácidos. agua en forma de vapor y nitrógeno. 16 .Se piensa que los elementos más pesados como el fierro y el níquel en estado líquido se hundieron en el centro de la tierra quedando en las partes intermedias elementos menos pesados como el silicio y el aluminio y en la periferia los átomos más ligeros. Haldane (de la Gran Bretaña) en forma totalmente independiente. Oparin (de nacionalidad rusa) y John B. polipéptidos. metano. se condensó precipitándose en forma de lluvias continuas e intensas el agua se fue acumulando en las partes profundas. ácidos grasos. llamado así por ser rico en elementos y compuestos químicos. bases nitrogenadas. los rayos cósmicos y sobre todo la radiación ultravioleta solar. de Oparin. ya que al carecer esa atmósfera de oxígeno tampoco existían las capas de ozono (O3) que actualmente impiden el paso excesivo de estas radiaciones. no sin antes disolver las sales y gran cantidad de compuestos orgánicos e inorgánicos de las partes altas para dar origen a los tibios mares primitivos que formaron la “sopa primigenia” o “caldo primitivo”. principalmente hidrógeno y helio. proveniente de las erupciones volcánicas. así como por reunir las condiciones necesarias que propiciaron la síntesis de compuestos orgánicos más complejos (Compuestos prebióticos). la radiactividad. etc. siendo los de mayor significación biológica el agua (H2 O). al final de la cual encontraron que se habían sintetizado varios compuestos orgánicos integrantes de los seres vivos como aminoácidos. ácidos grasos. etc. La energía generada por estas fuentes permitieron la formación de diferentes compuestos químicos. que formaron a la atmósfera primitiva. amoniaco y ácido cianhídrico). no sólo simularon la atmósfera primitiva. Otros investigadores como Ponnamperuma. y en forma constante produjeron descargas eléctricas durante una semana. dos científicos: Alexander I. moléculas de ATP. Progresivamente las experiencias sobre esta teoría se van realizando en forma cada vez más complicada y en todas ellas se han obtenido una gran cantidad de compuesto orgánicos fundamentales para la vida o prebióticos como azúcares. el vapor de agua desprendido de las erupciones volcánicas. de acuerdo con Oparin la atmósfera era fuertemente reductora por la presencia de hidrógeno y la ausencia del oxigeno libre además de los compuestos antes mencionados (sobre todo agua. CONCEPTO DE TEORIA QUIMIOSINTETICA. principalmente: bióxido de carbono. En esa época existía varias fuentes de energía como el calor proveniente del sol y de las erupciones volcánicas. EVOLUCION DE LA TEORIA QUIMIOSINTETICA Un hecho que vino a reforzar notablemente esta teoría fue la comprobación experimental realizada en 1953 por dos científicos: Miller y Urey que simularon un mundo en miniatura. el amoniaco (NH3) y el ácido cianhídrico (HCN). con las condiciones descritas anteriormente. adicionado de vapor de agua continuo. Entre los años de 1921 y 1928. lo que le daba carácter reductor. sino también la supuesta hidrosfera consiguiendo la formación de una “sopa” semejante a la propuesta por Oparin y Haldane. colocaron una mezcla de hidrógeno metano y amoniaco. polinucleótidos y lípidos que es la base de la quimiosíntesis en la que se apoya la teoría del “Origen de la vida”. la que se cree se disipó poco después en el espacio interestelar. Conforme la Tierra se fue enfriando. Conforme la tierra se fue consolidando una nueva atmósfera formada sobre todo con los compuestos aportados por las erupciones volcánicas que como sabemos contienen. Se cree que más tarde estos compuestos experimentaron una condensación para dar origen a biomoléculas más complejas como los polisacáridos. la energía eléctrica de la atmósfera. urea. elaboraron una teoría muy semejante sobre el “Origen de la Vida” que es la más aceptada científicamente: Esta teoría parte de una tierra recién formada. más el hidrógeno tan abundante en el espacio. ORIGEN DE LA VIDA La preocupación por conocer el origen de los organismos que nos rodean.Otra experiencia muy interesante es la de Fox y sus colaboradores que. Con un ph apropiado su superficie presenta una doble envoltura permeable. activadoras de grupos amino y carboxilo. Establece que la vida se originó en un acto especial por la voluntad de un ser supremo. de estructura parecida a las membranas naturales. lo que sugiere los principios del código genético. A partir de estas observaciones surgieron diversas teorías que explicaban el origen de la vida: Teoría creacionista. es. sino que. sin duda. lograron la formación de microesferas proteinoides. tan antigua como el momento mismo en que las primeras sociedades humanas iniciaron el proceso de racionalización de sus relaciones de dependencia con la naturaleza y las empezaron a transformar en relaciones de dominio. Aparato ideado por Miller y Urey (1953) que simula las condiciones atmosféricas primitivas. éstas son esferitas de unas dos milimicras de diámetro que se forman espontáneamente en soluciones concentradas de proteinoides (soluciones a base de aminoácidos) preparadas por calentamiento. Teoría de la generación espontánea. en 1972. la cual también es permeable. lo que permite que la microesfera se hinche o se deshidrate. que han creído encontrar a los posibles precursores primitivos de las enzimas actuales. Según esta teoría la vida podría originarse a partir de sustancias inanimadas. Esta idea surgió tras la observación de que los organismos aparecían repentinamente en el lodo de ríos o en restos de materia orgánica. Esta fue una explicación útil. También son interesantes entre otras experiencias las de Orgel y sus compañeros. además pueden ser inducías a dividirse por un proceso semejante a la gemación o bien pueden hacerlo por un proceso parecido a la conjugación. incorporado a los 17 sistemas religiosos se convirtió en el instrumento de creación de la vida en la tierra. no sólo para comprender un fenómeno que era observado cotidianamente. Fox indica que las microesferas contienen realmente una información potencial ya que se han formado a expensas de aminoácidos y que existe la posibilidad de que proteinoides primitivos pudieron haber transmitido este tipo de información a un ácido nucleico primitivo. . fue un filósofo que realizó grandes aportaciones en las ciencias. La idea de la generación espontánea perduró como una verdad irrefutable cerca de 2000 años. lo que desacreditó los resultados de Spallanzani y de otros experimentos posteriores. pero aquéllos que fundaron o pertenecían a las corrientes materialistas del pensamiento suprimieron en ella los elementos místicos. ligándola a los conceptos bíblicos. la actitud de los hombres presentó cambios sustanciales con la desaparición del feudalismo. famoso médico holandés en su libro Ortus Medicinae. recomendó una receta para fabricar ratones en 21 días a partir de granos de trigo y de una camisa sucia. Lázaro Spallanzani (1729 – 1799). los caldos se infectaban con microorganismos. un médico toscano. eran larvas que provenían de los huevecillos depositados por las moscas en la misma carne. o intentaron reducirlos a su mínima expresión. sino que siguen siendo válidas hasta nuestros días. colocados en una caja. sino que al examinar la tela. de un soplo divino de un espíritu capaz de animar la materia inerte. (siglo XVII). 18 . En el siglo XVIII. No era fácil obtener caldos estériles que siguieran en contacto con el oxígeno. Aristóteles (384-322 a. repitió los experimentos hirviendo sus medios de cultivo durante lapsos mayores y en ningún caso aparecieron microbios en ellos. Durante el Renacimiento (siglo XII) el clero.La teoría de la generación espontánea fue desarrollada por los griegos. Inevitablemente. Los vitalistas. Sin embargo. intentó demostrar la existencia de una fuerza vital mediante cientos de experimentos. Pero sus ideas sobre el origen de la vida fueron menos acertadas y reflejan claramente el carácter idealista de su filosofía. al ser animada por una fuerza vital. Francisco Redi.). impidiendo así la aparición de nuevos seres. De esta manera. sin la subsecuente aparición de múltiples microorganismos. que era considerado como un elemento fundamental en la descomposición de la materia orgánica. según el cual. en Italia. rechazaron sus experimentos: argumentaron que el hervor excesivo había dañado el aire y el caldo de los recipientes. el sudor humano que impregnaba la camisa desempeñaba el papel del principio vital. naturalmente. algunas de sus observaciones no sólo subsistieron durante toda la antigüedad. René Descartes (1596 – 1650) e Isaac Newton (1642 – 1727). aceptó la idea de la generación espontánea. Para él. demostró que los gusanos que infestaban la carne. y que no era sino una fuerza supernatural capaz de dar vida a lo que no la tenía. y en particular en la biología. no aceptó las conclusiones de Needham. C. en Inglaterra. aceptaron esta teoría. los hervía durante dos minutos aproximadamente y luego los sellaba. No solamente no agusanó la carne. en los cuales llenaba recipientes con caldos nutritivos. se formalizó el vitalismo. para que la vida surgiera. Convencido de que los resultados que éste había obtenido eran provocados por una esterilización insuficiente. y a pesar de todas sus preocupaciones. Needham concluyó que la generación espontánea de microorganismos era el resultado obligado de la materia orgánica en descomposición. Van Helmont (1579 – 1644). pudo observar en ella los huevecillos que no habían podido atravesarla. era necesaria la presencia de una fuerza vital. en donde las formas vivientes se originaban como una manifestación divina. John Needham (1713 – 1781). Durante el siglo XVII. Redi nunca generalizó sus conclusiones y no objetó en su totalidad la teoría de la generación espontánea. este proceso era el resultado de la interacción de la materia inerte con lo que él llamo entelequia. Simplemente colocó trozos de carne en recipientes tapados con muselina. ilustres sabios y filósofos como William Harvey (1578 – 1657). Y de echo para poner el marco de referencia a las condiciones que existía al formarse el sistema solar. propusieron que en el pasado la vida había surgido gracias a un accidente. era fácil oponer dos argumentos: por una parte las condiciones del medio interestelar son poco favorables para la supervivencia de cualquier forma de vida y además. La obra de Pouchet demostró hasta qué punto se puede creer e incluso lograr “demostrar” lo que se quiere creer. la Academia de Ciencias de París. representaron un triunfo de la ciencia contra el oscurantismo de los vitalistas. pero también los científicos se quedaron por el momento sin la única teoría que explicaba el origen de la vida en la tierra.En 1859 Felix Pouchet (1800 – 1876). decidió otorgar un premio al científico que lograra solucionar definitivamente esta cuestión. En 1862 el médico francés Louis Pasteur (1822 – 1865). en la segunda década del siglo XX. que permanecía inalterado. considerando válida la generación espontánea aunque restringida al pasado remoto en que no existía vida en nuestro planeta. la vida había surgido en la Tierra desarrollándose a partir de una espora o una bacteria que llegó del espacio exterior. De acuerdo con ésta. como sabemos el origen de los organismos está íntimamente ligado a los procesos de evolución química del universo que determinaron la aparición de los elementos que los forman y que propiciaron las condiciones adecuadas para su origen y desarrollo. y que a su vez se había desprendido de un planeta en el que hubiese vida. pero los microorganismos quedaban atrapados en el cuello sin entrar en contacto con el caldo nutritivo. Lo que hizo Pasteur fue demostrar que en el aire había gran cantidad de microorganismos. ya que. Para ello filtró aire a través de algodón. Tal “molécula viviente”. en donde se refiere a una serie de eventos físicos. Diseñó sus famosos matraces de cuello cisne. Por otra parte. en 1908. se estableció otra alternativa llamada de la panspermia o teoría cosmológica. Esto ocurrió hace aproximadamente 4500 millones de años. en los que colocó soluciones nutritivas que hirvió hasta esterilizarlas. Teoría cosmológica o de la panspermia. “una molécula viviente”. Teoría fisicoquímica. Ciertamente los experimentos de Pasteur. Arrhenius no solucionaba el problema del origen de la vida. recopilando todas las ideas más avanzadas sobre la teoría de la generación espontánea. Es a ese lejano momento a donde se remonta la teoría del origen de la vida. es necesario tratar de investigar qué fue lo que ocurrió antes de que se formará. el universo ya tenía mucho tiempo de existir. que el hervor no lo había dañado. Sin embargo. 19 . Esta teoría fue desarrollada por el bioquímico ruso. las escuelas mecanicistas. ya que no explicaba como se podría haber originado en este otro planeta hipotético. A esta teoría de la Panspermia. Esta teoría propone que las primeras manifestaciones de la vida se originaron de sustancias sencillas que evolucionaron lentamente por un proceso fisicoquímico. sugerida por Svante Arrhenius (1859 – 1927). esta teoría fue llamada del neovitalismo. publicó un voluminoso tratado de 700 páginas. Cuando este cuello se rompía. En esta misma época. realizó una serie de experimentos sencillos que acabaron por negar completamente la idea de la generación espontánea. así demostró que cuando el aire se calentaba suficientemente y se hacía pasar luego a través de una solución nutritiva esterilizada. antes de que existiera la tierra. fue capaz de reproducirse y convertirse en el origen común de todos los organismos. químicos y biológicos que ocurrieron después de que la tierra se formó junto con el sistema solar. bajo las condiciones del ambiente primitivo de la tierra. Alexander Ivanovich Oparin (18941980). mostrando así. el líquido rápidamente se descomponía. no se desarrollaban microorganismos. Al enfriarse las soluciones. el aire volvía a entrar al matraz. En la primera década del siglo XX. FORMACION DE COMPUESTOS ORGANICOS EN BASE A LA 20 TEORIA QUIMIOSINTETICA. . Azúcares sencillos pertenecen al grupo de los hidratos de carbono. etc. lineales. precursores de biomoléculas complejas. Glicerina y ácidos grasos: También están formados de C. etc. cerradas. la capacidad de los átomos de carbono para formar diferentes combinaciones que dieron como resultado la formación de compuestos orgánicos como: azúcares. a expensas del cual es posible la formación de muchos compuestos orgánicos. metano.De acuerdo a la hipótesis sobre el origen de la vida elaborada por Oparin y Haldane y el reforzamiento de ésta recibido por las experiencias antes descritas (Miller y Urey. etc..) en las que en base a las fuentes de energía de esa época como la radiación solar. cortas. pueden ser sustituidos por otros átomos o bien pueden unirse directamente a otros átomos para formar distintos tipos de cadenas (largas. ya que parte de sus hidrógenos o todos ellos (CH). actividad eléctrica de la atmósfera. son el resultado del primer producto de oxidación de los alcoholes polivalentes. pero los más importantes desde el punto de vista biológico son los de 5 y 6 carbonos como la ribosa (C5H10O5) que forma parte de los ácidos nucléicos y la glucosa (C6H12O6) principalmente utilizada como “combustible” en los seres vivos. reaccionaran entre sí para formar compuestos orgánicos prebióticos. H Y O. etc. Uno de los primeros compuestos orgánicos que propone esta teoría es el metano. fue posible que los elementos y compuestos que existían entonces como el hidrógeno. el calor de las erupciones volcánicas. Ponnamperuma. en los ácidos grasos un extremo de la molécula termina en un grupo carboxilo (-COOH) lo que le da a la molécula el carácter ácido: H 21 HCOH HCOH HCOH H Gc rn l ei a i .. ácido cianhídrico. Fox. Es muy significativa biológicamente.) (Fig. amoniaco. aminoácidos. bases nitrogenadas. etc. • • H • H C H H C H H C H H C H H C H H C H H También las cadenas pueden cerrarse para formar anillos como en el benceno. están formados por 3 a 8 carbonos. que son compuestos ternarios formados de C. glicerinas y ácidos grasos. H y O. siguiente). por lo general. R H N C C H H A in á id m oc o O O H C C N N C N C C C C C C 22 N PIRIMIDINA N PURINA N . ya que estos compuestos. pueden ser de estructura compleja porque los grupos carboxilo y amino están unidos a un átomo de carbono y éste a su vez se puede unir a otros átomos de carbono. pero además tienen un grupo amino (NH2).H H H H H C C C C H H H H Á og cid raso HH CCC HH O O H En las experiencias realizadas en base a la Teoría Quimiosintética se comprobó la formación de aminoácidos y bases nitrogenadas en presencia de una atmósfera reductora. no se producen experimentalmente en atmósferas que contengan oxígeno. Los aminoácidos también tienen un grupo carboxilo. se han planteado varias posibilidades de concentración. expuestos a la acción de la energía. donde las grandes moléculas de estos compuestos se unen debido a que poseen cargas eléctricas 23 . estableciéndose un microsistema parecido a las microesferas proteinoides o a los coacervados obtenidos experimentalmente y que probablemente son sistemas semejantes a los antecesores de las primeras células. las purinas y las pirimidinas. son gotitas microscópicas que se forman de la mezcla de dos soluciones relativamente diluídas de compuestos orgánicos complejos como proteínas y carbohidratos. Microsistema que posiblemente propició la aparición de las primeras células (protocélulas) Los coacervados. estén formando parte de soluciones muy concentradas. existiendo un doble anillo en las purinas Para la formación de macromoléculas biológicas es necesario que los compuestos orgánicos (prebióticos). polinucleótidos y polipéptidos. Estos microdepósitos acuáticos deben haber sufrido continuas desecaciones e hidrataciones. el nitrógeno está siempre presente y los átomos de carbono que contienen se disponen en forma de anillo. mencionados anteriormente. la mas aceptada es la formación de pequeños depósitos casi microscópicos.Bases nitrogenadas: es un grupo de compuestos que comprende dos subgrupos principales. todo esto propició la síntesis de biomoléculas cada vez mayores como los nucleótidos péptidos y lípidos que posteriormente dieron origen a los polímeros característicos de la materia viva como los polisacáridos. lo que permitió una continua concentración del “caldo nutritivo”. No se sabe con certeza cuál de estos compuestos se formó primero aunque en todas las experiencias realizadas algunas sustancias proteicas se hayan sintetizado con cierta facilidad. sin embargo. ácidos nucléicos. antes de la aparición de un código genético.). Dichas estructuras se formaban gracias a las desecaciones e hidrataciones sucesivas que ocurrían en las playas. grasas. ya que en general todos contienen los mismos tipos de compuestos (carbohidratos. como una forma de evolución biológica. LA TEORIA QUIMIOSINTETICA COMO FUNDAMENTO DE LA EVOLUCION BIOLOGICA La selección química era la única forma de selección natural y de evolución que podía existir. ácidos nucléicos. acontecía un proceso de gran importancia cualitativa: la formación de pequeños sistemas constituidos por gotitas de agua de tamaño microscópico. llamados por Oparin eubiontes. es que dentro de los coacervados se efectúan reacciones de formación de polímeros como polinucleótidos y almidón y en los coacervados obtenidos con la clorofila en presencia de la luz. pero capaces de transmitir a sus descendientes por medio de sus ácidos nucléicos. no es difícil suponer que esos conglomerados hayan “ensayado” diferentes maneras de unirse hasta integrarse en pequeños sistemas estables precelulares capaces de realizar algunas funciones y de crecer y multiplicarse. así como el fundamento de los seres vivos para poderse realizar la evolución biológica. lo que tal vez signifique que fueron las que se formaron primero. que es la base para la autoorganización de la materia viva. Los seres vivos actuales presentan gran semejanza en su composición química. Lo más probable es que se hayan originado varios tipos de protobiontes a través de tantos millones de años en diferentes partes del planeta y que en algunos de ellos hayan ido apareciendo nuevas características debido a cambios en la formación genética o mutaciones. en las orillas de los mares primitivos.500 millones de años. de donde eventualmente eran arrojados al mar. Se calcula que la evolución química duró unos 1. seguramente las moléculas tuvieron posibilidades de subsistir en forma de conglomerados de biomoléculas cada vez más complejos. la selección natural a nivel de moléculas u organismo implica que éstos sean más aptos que los demás y que no sólo sean capaces de multiplicarse. Esta capacidad de autorreplicación por medio del registro o codificación de sus ácidos nucléicos significaba la presencia de un código genético. Quizá el primer gen estuvo formado por un ácido nucleico sencillo. SISTEMAS PRECELULARES Paralelamente a la formación abiótica de dichos compuestos. hasta alcanzar un equilibrio en el líquido de la solución. que les representaban mayor capacidad sobre los otros organismos primitivos y les daba mayores posibilidades de sobrevivir y evolucionar para dar origen a los primeros seres vivos. Uno de los hechos más notables que observó Oparin. etc. siendo las proteínas y los ácidos nucléicos los principales responsables del desarrollo y reproducción de éstos. sino de replicar las características favorables. proteínas. observó reacciones de oxidación-reducción. que seguramente eran organismos muy primitivos. Oparin obtuvo diferentes tipos de coacervados dependiendo de los tipos de compuestos utilizados (proteínas. A este nivel de organización de la materia Oparin le llamó protobionte. etc.). en él podían seguir 24 absorbiendo material orgánico y acumularlo en grandes concentraciones en su interior. pero para que actué la selección deben funcionar los ácidos nucléicos y las proteínas.contrarias. . esto implicaría que en las proteínas primitivas ya existía algún material genético que se replicaba y sobre el que podría actuar la selección natural. en las que se encontraban disueltas gran cantidad de sustancias biogenéticas. obteniendo una serie de procesos fisicoquímicos más o menos complejos que Oparin propone. toda la formación sobre su estructura y funcionamiento. que corresponderían a los modelos precelulares más aceptados actualmente: los coacervados estudiados por Oparin y las micro esferas proteicas (o proteinoides) propuestas por Fox. carbohidratos. estas gotitas formadas por los conjuntos de macromoléculas quedan suspendidas y van aumentando de tamaño. Los experimentos de Herrera no lograron la reproducción de sulfobios y aun cuando es poco probable que los sulfobios y colpoides representan efectivamente estructuras que hayan antecedido a las primeras células. COMPONENTES QUIMCOS DE LOS SERES VIVOS En general los seres vivos presentan una semejanza sorprendente en lo que a su composición química se refiere. gasolina y diversas resinas. Para los evolucionistas estas semejanzas químicas representan un parentesco entre todos los seres vivos del planeta. formadas a partir de tiocianato de amonio y formalina. El hidrogeno. (ver cuadro) a los que también se les conocen como Bioelementos (aunque ocasionalmente puedan estar presentes muchos mas). Todos ellos. eran sistemas abiertos capaces de intercambiar constantemente materia y energía con el medio que los rodeaba. Otro de los logros de Alfonso Herrera fue la formulación de la teoría de la plasmogenia con la cual pretendía explicar la aparición de los primeros seres vivos. por el tipo de sustancias que los conformaban y por su estabilidad. microestructuras organizadas con apariencia de células. carbono. Este nuevo nivel de organización recibe el nombre de protobiontes y según Oparin. La biología molecular a hecho posible detectar y cuantificar las diferencias de los compuestos químicos que existen entre las diferentes especies. en todos los organismos de los diferentes niveles evolutivos. En la integración y funcionamiento de los seres vivos intervienen. Es el caso de Don Alfonso Herrera. sin embargo. Extremadamente primitivos y sencillos los eubiontes eran capaces de transmitir la información sobre su estructura interna y sobre su grado de organización funcional a sus descendientes. quien a principios de 1930. gracias a la presencia de compuestos polimerizados. materialista y también por haber sido el primer investigador de nuestro tiempo que utilizó sustancias que no se consideraban de origen biológico. preocupados por el origen de la vida. que eran los precursores de los ácidos nucleicos contemporáneos. muchos científicos. ya que en la formación de los principales compuestos no sólo intervienen los mismos elementos. sino con frecuencia estos se encuentran en proporciones similares como en el caso de las proteínas que. crecían y se fragmentaban en otros sistemas similares. aproximadamente 25 elementos esenciales. de la evolución de los protobiontes más complejos surgieron los primeros seres vivos. a las cuales llamó colpoides. ni esta en la misma proporción en los diferentes grupos de seres vivos. nitrógeno y oxigeno para el otro 5% de la materia viva contribuyen el resto de los elementos. comúnmente estos se integran en diferentes combinaciones para formar moléculas de distintos tamaños que dan origen a los compuestos. la distribución de estos no es la misma. Las contribuciones de Don Alfonso Herrera adquieren importancia filosófica y metodología ya que atacan el problema del origen de la vida desde un punto de vista. en sus modernos laboratorios han intentado reproducir modelos para comparar las primeras células con las actuales. pero en general se puede considerar que el 95% de la materia viva esta formada por cuatro elementos que también son los mas abundantes de la naturaleza. En 1942 publicó un artículo en el que describió la formación de los que llamó sulfobios. Los compuestos químicos de la materia viva pueden clasificarse en dos grandes categorías: 25 .La parición de estos sistemas poli moleculares cada vez más complejos condujo con toda seguridad a un número muy grande de estructuras precelulares que se diferenciaban entre sí por su grado de organización interna. a los que llamó eubiontes. También en México hubo y hay científicos. A partir de estas conclusiones. tenían una propiedad en común. experimentó con unas estructuras minúsculas con apariencia de microorganismos que formaba apartir de la mezcla de diferentes proporciones de sustancias como aceite. altamente organizados. se forman a expensas de los mismos 20 aminoácidos fundamentales. ciertamente son ejemplo de un nivel de organización de la materia a partir de niveles más sencillos. mayor concentración de la gran cantidad de sustancias contenida en el caldo primigenio. Se piensa que estas células primitivas eran de tipo moneriforme. sino dispersos en su protoplasma. carbono-hidrogeno que en cambio es característica en los compuestos orgánicos. pero ya organizado. Estas concentraciones se depositaron por su propio peso en minúsculas depresiones y comenzaron a interactuar los componentes ya mencionados. Una vez logrado esto. Los primeros se caracterizan por la ausencia de ligaduras. enzimas y ATP. se originaron dos ramas. aislándose del medio exterior mediante condensaciones proteicas para evitar la reincorporación total a la solución primitiva. del cual se aislaron por medio de una delgada capa proteica. que interactuando formaron un conjunto o nivel de integración primitiva. glúcidos. como los ácidos nucleicos. lípidos. que sus ácidos nucleicos todavía no formaban un núcleo bien integrado.-Los llamados protovirus se formaron primero por agrupamiento de los ácidos nucleicos existentes en el caldo primigenio. y por evolución divergente. TABLA DE BIOELEMENTOS ELEMENTO Hidrógeno Carbono Nitrógeno Oxígeno Fósforo Azufre Calcio Potasio Sodio Cloro Magnesio Fierro Cobre Flúor Yodo Molibdeno Cobalto Manganeso Cinc Aluminio Boro Vanadio Silicio Estaño Níquel Cromo H C N O P S Ca K Na Cl Mg Fe Cu F I Mo Co Mn Zn Al B V Si Sn Ni Cr LOS PRIMEROS SERES VIVOS PROTOVIRUS Y PROTOCELULAS Existen diferentes teorías sobre cuáles son las primeras manifestaciones de vida. lípidos. los virus actuales y las protocélulas (algunos autores dan el nombre especial de eobiontes a estas primeras manifestaciones de vida). por lo tanto. Estas protocélulas agregaron a la capa proteica de los protovirus una variedad de sustancias tales como glúcidos. integrando membranas estructurales y fibrillas.-Fue en las playas cálidas de los océanos donde se integraron primero las protocélulas. o sea.Los compuestos inorgánicos y los orgánicos. de ellos. 26 Actualmente todavía existen dos células de tipo mónera: las bacterias y las algas cianofitas. pudieron salir de sus pequeños nichos sin perder su nueva autonomía. es decir. pero todas recaen en dos conceptos fundamentales: 1. pues lógicamente es ahí donde había mayor evaporación y. 2. enzimas y portadores de energía. SIMBOLO . proteínas. Un virus no tiene capacidad para multiplicarse. mientras que otros contienen ácido desoxirribonucleico (ADN). las rickettsias también son parásitos intracelulares obligatorios. una porción periférica constituida de proteínas que protegen al ácido nucleico a la vez que facilitan la penetración del virus en células específicas. Las rickettsias por el contrario. Algunos virus contienen ácido ribonucleico (ARN). hay algunos virus vegetales que invaden y se multiplican en las células de insectos los que. Hipótesis sobre la integración de las primeras manifestaciones de la vida: protocélula y evolución radiada.consideradas ambas como tipos celulares primitivos. pero necesitan de la suplementación proporcionada por el medio intracelular. poseen parte de la maquinaria de síntesis para reproducirse. los virus llevan codificado en su ácido nucleico la formación genética para la formación de nuevos virus. y viceversa. esto es. los virus contienen solamente un tipo de ácido nucleico. Reciben el nombre de protistas. Las rickettsias tienen una estructura intermedia entre las células y los virus. como veremos más adelante. un tipo especial de ácido nucleico (ribonucleico o desoxirribonucleico) el cual contiene el código toda la información necesaria para la producción de otros virus iguales. son parásitos intracelulares obligatorios. las 27 . los virus se originaron ya sea porque algunas partículas nucleoproteínas escaparon en libertad a la muerte de algunas de ellas. Según esta teoría. Estos organismos no poseen enzimas ni otros elementos estructurales indispensables para la producción de virus semejantes. y segunda. pero en ningún caso están presentes las dos clases de ácido nucleico en un mismo tipo de virus. sin embargo difieren de ellos en tres aspectos fundamentales. En segundo lugar. En realidad. Al igual que los virus. A los virus de las bacterias se les denomina bacteriófagos o simplemente fagos. Cada virus está esencialmente formado por dos partes: primera. ya se originaron células con membrana nuclear y núcleo bien integrado. Sin embargo. excepto cuando penetra en una célula en la cual vive como huésped y de cuyas enzimas se sirve para la síntesis de las macromoléculas que van a formar nuevos virus. pero dependen de ellas para vivir. posteriormente. por consiguiente. pero carecen de enzimas y organelas para producir proteínas por lo que utilizan las enzimas elaboradas por las células. Los virus y las rickettsias que no están constituidos por células. virus animales y virus vegetales. En primer lugar. a su vez diseminan esos virus de una planta a otra. Los virus que atacan a las células animales no atacan a los vegetales. una porción central que lleva la información genética. los virus son parásitos a nivel molecular pues inducen a las moléculas (enzimas) de las células a elaborar sustancias para que ellos puedan multiplicarse. en vez de producir los componentes de la propia célula parasitada. pero viéndose en la necesidad de parasitar a otras células para lograr su auto duplicación o perpetuación. que puede ser el ribonucleico (ARN) o el desoxirribonucleico (ADN) mientras que las rickettsias contienen al mismo tiempo ADN Y ARN. existiendo por consiguiente. En tercer lugar. Si se considera que en su mayoría los seres vivos son celulares. Mediante la microscopia electrónica se ha comprobado que existe fundamentalmente dos clases de células. aunque la complejidad nuclear sirve para dar nombre a las dos clases de células. y las eucariontes (del griego eu = verdadero. que tiene un núcleo bien individualizado y delimitado por la membrana nuclear. a través de la cual se realizan diversos intercambios con el medio. para la comprensión de los fenómenos biológicos. lo que no sucede con los virus. esto es. . su anatomía. la más probable es que los virus y las rickettsias se originaron de células “degeneradas”. y los que no lo son. por lo tanto. volviéndose dependientes de las células que se conservaron completas. que con el correr de los años las células perdieron parte de su ADN. los 28 minerales sólidos o en disolución y los grasos disueltos. como la de las células. y del griego karyon = núcleo) cuyos cromosomas no están separados del citoplasma por una membrana. karyon = núcleo). de sus enzimas y. Aunque haya otras explicaciones posibles y aceptables. es evidente la importancia que tiene el estudio de las células. hay otras diferencias importantes entre las células procariontes y eucariontes. dependen de las células para su replicación. las procariontes (del latín pro = primero. Modelos esquemáticos de virus COMPONENTES QUIMICOS INORGANICOS EN LOS SERES VIVOS Y SU FUNCION En general los compuestos inorgánicos que forman parte de la materia viva son: el agua.rickettsias tienen una membrana semipermeable. posteriormente. hormonas. etc. En la coagulación de la sangre (calcio). magnesio. El agua fue y es la clave del origen y existencia de la vida en nuestro planeta. 29 . sobre todo de calcio y sílice sobre su superficie. En los animales. es el compuesto inorgánico más abundante de los organismos. magnesio y fosfato se encuentran en un promedio de 1% al 5% ya sea formando parte de órganos duros como huesos y dientes o como en los vegetales que pueden formar depósitos. En los fluidos del cuerpo animal (sodio. productos de desecho. Como activadores de enzimas de plantas y animales (potasio. También el agua es importante como vehículo de transporte de: alimentos. se originan durante la fotosíntesis. sodio. calcio. Los minerales tienen un importante papel en la estructura y funcionamiento de los seres vivos. manganeso. etc. aunque excepcionalmente puede encontrarse en porcentajes muy bajos como en algunas semillas que sólo contienen un 5%. membranas. solo en el hígado existe con cierta abundancia (aproximadamente 15%). esa energía se pueda obtener durante la degradación de sus moléculas. o en el caso contrario. Los principales compuestos orgánicos son: carbohidratos. pero en los vegetales es principal producto de reserva. proteínas. principalmente están formados por carbono. etc. Existe en todos los fluidos de los organismos y forma parte del citoplasma. COMPONENTES QUIMICOS ORGANICOS EN LOS SERES VIVOS Y SU FUNCION.El agua (H2O). en contraste con la escasez de seres vivos en regiones donde su existencia es mínima que se convierten en zonas desérticas. ya que es el mejor disolvente que existe y es de una gran reaccionabilidad. magnesio. lípidos o grasas. fierro. En la fotosíntesis (principalmente: nitratos. aunque en las moléculas de muchos de ellos participan otros bioelementos como el fósforo. por medio de la respiración. se encuentran en un porcentaje muy bajo formando parte de sus tejidos. Los compuestos orgánicos en general determinan la estructura y función de las células que integran a los seres vivos. es posible determinar factores importantes de la estructura y propiedades biológicas de proteínas. etc. oxígeno y nitrógeno. sodio y cloro).). los iones hidrógeno e hidroxilo. cloro. magnesio. Actualmente gracias a sus propiedades físico-químicas particulares y los productos de su ionización. calcio. por lo que los procesos químicos se realizan con mayores ventajas que en cualquier otro medio.) En la contracción muscular (potasio).) Para la absorción del fierro y en la formación de hemoglobina y citocromos (cobre). Carbohidratos: su nombre se debe a que en la integración de su molécula intervienen átomos de carbono. Los minerales en disolución pueden ser metálicos o no metálicos. intervienen en muchas funciones de las que sólo mencionaremos algunas como: mantener el equilibrio osmótico de las células y establecer estados físicos adecuados de membranas y citoplasmas (potasio. ya que en promedio representan las tres cuartas partes de su cuerpo. Los minerales sólidos como el calcio. vitaminas. Se considera que la importancia del agua para la existencia de la vida depende de sus propiedades. Contribuye a la prevención de las caries (flúor) etc. Algunos carbohidratos son importantes en la formación de otros compuestos como en los ácidos nucléicos. en general. Los carbohidratos tienen una enorme importancia en las relaciones energéticas de los seres vivos. Es necesario en la producción de flores y semillas y en la biosíntesis de hormonas vegetales (cinc). hidrógeno. componentes inorgánicos indispensables para la existencia de los seres vivos son: el oxígeno y el bióxido de carbono que utilizan en las funciones respiratoria y la fotosíntesis. Se les puede definir como derivados aldehídicos o cetónicos de alcoholes polivalentes. en las medusas que llega al 95%. éstos pueden estar disueltos o integrarse a los organismos. mediante la cual se captura la energía química que queda “atrapada” en los carbohidratos para que. etc. ácidos nucléicos. las aguas oceánicas contienen los componentes químicos y condiciones adecuadas para la existencia y abundancia de ésta. etc. los dos últimos en la misma proporción del agua (CH2O)n. ribosomas. Los gases. ácidos nucléicos. hidrógeno y oxígeno. productos metabólicos. etc. en los animales superiores generalmente se depositan debajo de la piel para formar un “abrigo” protector que les aísla del frío y calor excesivos. pueden tener otros componentes como el fósforo. En la formación 30 de las proteínas que se encuentran en los seres vivos. Las pentosas como la ribosoma y la desoxirribosa forman parte de los ácidos nucléicos (ácidos ribonucléico y desoxirribonucléico) y las hexosas principalmente glucosa y fructuosa es la principal fuente de energía obtenida durante la degradación respiratoria. En los animales. fosfoglicéridos. etc. de acuerdo a su grado de complejidad. además de representar una reserva alimenticia tanto en vegetales como animales. por medio de enlaces glicosídicos. Proteínas: son compuestos orgánicos de molécula gigante y muy compleja. Los polisacáridos pueden formar parte de las estructuras de los organismos o pueden funcionar como alimento energético. etc. E y k. Los lípidos o grasas (como sucede con los carbohidratos). que también se encuentran en membranas de célula vegetal y animal y son muy abundantes en tejidos nervioso y cerebral. Entre los terpenos importantes encontramos a las vitaminas liposolubles: A.Los carbohidratos. del que se obtiene energía o materia prima para la síntesis de otras sustancias. oligosacáridos y polisacáridos: Monosacáridos: son llamados también azúcares simples. el organismo animal lo degrada durante la digestión hasta disacáridos o monosacáridos. Otros componentes estructurales importantes son los esfingolípidos. se encuentra en todas las paredes de sostén de las células vegetales. entre polisacáridos estructurales tenemos al algodón. Los fosfoglicéridos es un grupo que participa como componente estructural importante sobre todo de membranas celulares.000 glucosas. Entre los polisacáridos estructurales más importantes en vegetales tenemos a la celulosa. formada por la unión aproximada de 2. algunos lípidos. se dividen en: monosacáridos. Dentro de éstos. el almidón es un producto de reserva común sobre todo en semillas. tallos. generalmente de 2 a 10. Entre los lípidos más importantes encontramos a los triacilglicéridos (anteriormente conocidos como “grasas neutras”) glucosilacilglicéridos. El glicógeno sirve como alimento de reserva de la célula animal. El grupo de lípidos más abundante en los seres vivos es el de los triacilglicéridos. principalmente encontramos a los almidones que pueden estar formados de la unión de 300 a 1. Entre los disacáridos (unión de dos monosacáridos) más comunes tenemos: la sacarosa. Los lípidos forman un grupo heterogéneo de compuestos en los seres vivos porque pueden presentar diferentes características físico-químicas que mucho depende de la identidad y posición de los ácidos grasos que los formen. Lípidos o grasas: son compuestos orgánicos que tienen sus moléculas formadas por la combinación de una molécula de glicerina y 3 de ácidos grasos. Oligosacáridos: son carbohidratos que se forman de la unión de algunos monosacáridos.. algunos frutos. en general se les conoce como grasas a los lípidos que son sólidos a temperatura ambiente. sus moléculas pueden ser de tres hasta diez carbonos. La sacarosa es el disacárido más utilizado en la alimentación humana. porque son los carbohidratos más sencillos. esteroides. etc. ceras. el xilano. azúcares. frecuentes en frutas.000 glucosas. terpenos. durante la digestión los lípidos pueden ser hidrolizados hasta glicerol y ácidos grasos. De los polisacáridos utilizados en la alimentación. pero los de mayor importancia biológica son los de 5 carbonos (pentosas) y las hexosas que contienen 6 carbonos. Los esteroides fundamentalmente regulan la función y el desarrollo sexual. los ácidos pécticos. la maltosa. esfingolípidos. se encuentra en cierta abundancia en el hígado. intervienen un promedio de 20 aminoácidos . es el polisacárido más abundante en la naturaleza. además. aminoalcoholes. los que son comunes en células vegetales. la lactosa (azúcar de la leche). Polisacáridos: se forman de la unión de muchos monosacáridos principalmente glucosa. están los disacáridos. etc. principalmente abundantes como depósitos de reserva en animales (como el sebo) y a los lípidos que son líquidos a temperatura ambiente se les conoce como aceites. que comúnmente se asocia a la celulosa. que también se les conoce como “triglicéridos” (algunos autores todavía los mencionan como “grasas neutras”). etc. son compuestos orgánicos que desempañan en los seres vivos una doble función: como componentes estructurales de las células y como importante reserva alimenticia de energía. existen diferencias importantes que pueden provocar el rechazo de las proteínas de un individuo a otro (como en los diferentes tipos sanguíneos. etc. éstas también pueden actuar en los organismos como una fuente de energía. Los animales. centrosoma. etc. 31 .diferentes. como hormonas. Otras proteínas actúan como: defensas del organismo formando anticuerpos. algo semejante a la posibilidad de formar palabras con 20 letras diferentes. etc. pelo. en organismos animales forman estructuras como piel. del citoplasma y los diferentes organoides como mitocondrias. ribosomas. A nivel celular las proteínas se encuentran formando parte de las membranas. etc. pero aún entre los individuos que integran una sola especie. se encuentran prácticamente en todas las estructuras celulares y desempeñan un papel fundamental en los procesos vitales. en la acción muscular.. En general las diferencias estructurales de las proteínas son más marcadas conforme más alejados se encuentren los organismos evolutivamente. en general. transplantes de órganos. de tal manera que el tipo y características de las diversas proteínas que existen dependerá de la secuencia específica de las diversas proteínas que existen dependerán de la secuencia específica de las uniones entre los distintos aminoácidos y de la conformación dimensional de éstos. lana. injertos. siendo enorme la posibilidad de combinarse entre los diferentes aminoácidos. adquieren los aminoácidos necesarios por medio de su alimentación casi siempre en forma de proteínas.) Las proteínas son compuestos básicamente estructurales. También es importantísima su acción como enzima en los procesos bioquímicos de las funciones vitales. uñas. 32 . la que se une a una estructura orgánica llamada base que puede ser púrica o pirimídica. contiene el “mensaje en clave” de las características hereditarias de cada individuo y es lo que se conoce como código genético. El ácido ribonucléico o ARN también se encuentra en las células de cualquier organismo. las bases se combinan mediante ligaduras de hidrógeno de la siguiente forma: la adenina con la timina (A-T o bien T-A). y la guanina con la citocina (G-C o también C-G). conectándose las bases en el primer carbono del azúcar. el uracilo no interviene en la formación del ADN. determinan el mensaje hereditario. Las bases púricas son la adenina y la guanina. las dos bandas de polinucleótidos están conectadas por la unión de las bases púricas y pirimídicas. timina y uracilo. además. El ácido desoxirribonucléico (ADN) es el principal componente de los cromosomas. pero su estructura química presenta algunas variantes: la pentosa forma sus nucleótidos es ribosa 33 (en lugar de desoxirribosa) y la base timina es reemplazada por el uracilo. en él radica fundamentalmente la información genética. La cantidad y secuencia de las combinaciones de bases púricas y pirimidicas de ADN. las bases pirimídicas son la citosina.ACIDOS NUCLEICOS Son compuestos de estructura muy compleja formados por cientos de unidades llamadas nucleótidos. en los dos ácidos los nucleótidos se mezclan entre sí por medio de los grupos fosfato que se unen al carbono número 5 de un azúcar y al carbono número 3 de la pentosa siguiente. El azúcar puede ser de 2 clases: si la pentosa es desoxirribonucléico o ADN y si el azúcar es ribosa el nombre del ácido es ribonucléico o ARN. la cantidad y secuencia de las combinaciones de estas cuatro bases varían en cada gen de acuerdo al modelo de Watson Crack descrito en 1962. mediante la difracción de rayos X. el ADN está formado por dos largas cadenas de nucleótidos colocadas en espiral estructuralmente independientes que forman una doble hélice parecidas a una escalera de caracol. El azúcar puede ser púrica o pirimídica. la molécula de . Esta secuencia y cantidad de combinaciones de la bases púricas y pirimídicas del ADN. a su vez cada nucleótido está formado por un grupo o pentosa. que se disponen longitudinalmente. difracción por rayos X. o en la separación de nucleótidos. Vitaminas: además de todos los componentes inorgánicos y orgánicos mencionados anteriormente. por ejemplo: Los átomos radiactivos del 14C. La cromatografía. aunque no todas las sustancias que denominamos con este nombre sean aminas. El ARN es el mensajero y dirigente de las “ordenes” del ADN en las síntesis de proteínas. D. o con la radiactividad (utilizando radioisótopos). Algunas de las técnicas más utilizadas en la investigación biológica son: el empleo de radioisótopos. la cromatografía. No todos los seres vivos tienen necesidad de las mismas vitaminas ni tampoco en proporciones semejantes. La palabra vitamina significa amina esencial para la vida. En el primer grupo se incluye al inositol. péptidos. existen varios tipos de cromatografía pero. que en toda su longitud están apareados sus nucleótidos. etc. así que entra en todas las secuencias de reacciones en los seres vivos pero con la ventaja que se puede “rastrear” y detectar en todos los compuestos que lo contienen y saber cuál es su papel en el metabolismo de los organismos. y poder seguir su trayectoria en el organismo (“rastreo”). se comportan exactamente igual que el carbono no radiactivo. el núcleo de estos átomos sufre una desintegración con la emisión de una o varias clases de partículas y la emisión también de ondas energéticas (como rayos alfa. etc. En otros casos los organismos son capaces de realizar la biosíntesis de algunas vitaminas. electroforesis. beta y gamma). 34 . la cual se lleva acabo en los ribosomas.ARN que se sintetiza en el núcleo. sin embargo. que en grado extremo pueden conducir a la muerte del individuo. con los rayos X. para formar una hélice a diferencia del ADN. Como los radioisótopos tienen las mismas propiedades químicas que los elementos normales. Anteriormente se dijo que los radioisótopos son elementos con las mismas propiedades químicas que los elementos no radiactivos. MANIFESTACIONES DE CARENCIAS DE COMPONENTES QUIMICOS EN LOS ORGANISMOS Utilización de técnicas modernas: Con el auxilio de algunas técnicas modernas ha sido posible la identificación y el conocimiento de la importancia que tienen la mayoría de los diferentes componentes químicos en la estructura y metabolismo de los seres vivos y como consecuencia las manifestaciones de sus carencias. consiste en la separación e identificación de los componentes de una mezcla compleja a base del color. aunque en algunas secciones esté unida a porciones de polinucleótidos de ARN. Se han clasificado a las vitaminas en dos grandes grupos: las hidrosolubles y las liposolubles. es otra técnica interesante que auxilia a la investigación biológica. La adquisición de algunas vitaminas debe ser continua en muchos individuos. porque constantemente se están destruyendo y eliminando del organismo. en algunos casos se pueden combinar la cromatografía con otras técnicas como la electroforesis (consistiendo en la división cromatográfica y la movilidad eléctrica de los iones). La carencia parcial o total de algunas vitaminas ocasionan trastornos. los seres vivos necesitan de otras sustancias como las vitaminas. fundamentalmente. aminoácidos. como sucede en animales superiores por medio de la actividad de las bacterias intestinales. etc. la colina y la carnitina y en el grupo de las liposolubles a las vitaminas A. su peso atómico es diferente la cantidad de neutrones. esto permite detectar a los radioisótopos particularmente con los contadores Geiger Mueller y los de centelleo. está formada por una sola banda de nucleótidos. ha sido de gran utilidad su empleo en la investigación del comportamiento químico y biológico de muchos de los componentes químicos de los seres vivos y la importancia que significa en cada caso. lo que se va verificado por medio del empleo de isótopos. que son compuestos que los organismos requieren en cantidades mínimas. E y K. Un ejemplo muy conocido es el empleo de la cromatografía en la separación de los componentes solubles de tejidos vegetales de extractos concentrados (principalmente pigmentos). etc. Las manifestaciones de su carencia provocan clorosis (pérdida de clorofila y desintegración de cloroplastos). por lo que una carencia muy severa. Magnesio: la mayoría de las plantas lo necesitan en grandes cantidades. además de constituir parte de la molécula de clorofila. esta técnica se emplea en la identificación de diferentes sustancias inorgánicas y orgánicas. por ejemplo: En vegetales los minerales son los nutrimentos indispensables. ausencia o exceso de algún componente químico. es importante para la síntesis de la pectina de la pared celular y se encuentra involucrado en el funcionamiento y formación del núcleo y mitocondrias. estabilización de moléculas. Forma parte de algunos aminoácidos 35 (integrantes de las proteínas) y otros compuestos de actividad biológica. actúan involucrados en las partes activas de las enzimas. etc. Además del papel estructural de los componentes que ya se ha mencionado (formando parte de la estructura bioquímica). como ejemplos de lo anterior tenemos que: El calcio: en general las plantas lo requieren en forma moderada. por ejemplo. Azufre: los vegetales lo adquieren como sulfato. Manifestaciones de Carencias o Excesos: En un curso como el que nos ocupa sería imposible mencionar todas las manifestaciones que se presentan en los organismos por la escasez. incluyendo compuestos de molécula compleja como son las proteínas. por medio del estudio de los ángulos formados y la intensidad a la que los rayos X de determinada longitud de onda son dispersados o difractados por los electrones que rodean a cada átomo.. por lo que sólo mencionaremos. por lo que su deficiencia afecta todo el metabolismo y el crecimiento general que se manifiesta en poca estatura de la planta. . en base a estas experiencias se desarrolla la capacidad de reconocer por los síntomas que presentan las plantas. Nitrógeno: su presencia en los suelos depende casi totalmente de la acción biológica. Las principales manifestaciones de su carencia son: la decoloración gradual o franca clorosis de las hojas maduras. en cambios los átomos de los metales pesados los difractan al máximo. el crecimiento de la planta es escaso (porque se reducen las proteínas) y presentan baja resistencia a las enfermedades. perdida de hojas maduras aparición en tallos y nervaduras de hojas de antocianinas y en casos de gran escasez se presenta necrosis en diferentes órganos de la planta. lo mismo que es indispensable en el metabolismo energético. en el primer caso realizan: el balance de concentraciones iónicas. ribosomas. esto tiene la ventaja de saber con exactitud el tipo y cantidad de nutrimentos que cada planta requiere. los átomos de hidrógeno provocan la mínima difracción de los rayos X. ácidos nucléicos y otros compuestos importantes y forma parte estructural de la mayoría de las sustancias catalíticas. a manera de ejemplos. puede ocasionar la muerte. sobreproducción de tallos y hojas pero se reduce considerablemente la formación de frutos en las plantas de cultivo. constituyentes del núcleo. Es parte integrante de moléculas de proteínas. permite conocer las unidades moleculares o atómicas que se repiten regularmente en algún componente químico. su deficiencia se manifiesta por clorosis moteada en las hojas maduras y a veces también en las jóvenes (muerte de tejidos) en los márgenes y puntas de las hojas. Potasio: se requiere en abundancia. Como catalíticos. los elementos pueden funcionar como: Electroquímicos y como catalíticos. cloroplastos. así como conocer las consecuencias de sus deficiencias. interviene en funciones tan importantes como la estabilización de partículas ribosómicas. su principal acción es catalítica. puede alterar la constante de equilibrio de las reacciones e interviene en las funciones de activación de síntesis de: ácidos nucléicos. El exceso de nitrógeno provoca. o también pueden aparecer en ellas pigmentos rojizos o amarillentos. neutralización de cargas. la diferencia de algún componente químico. El fósforo forma parte de moléculas importantes como ácidos nucléicos y fosfolípidos. sobre todo en la síntesis proteica. sobre todo entre las nervaduras de las hojas maduras. los fisiólogos vegetales cultivan plantas en soluciones nutritivas. que se desprenden con gran facilidad. sirve para ligar enzima y sustrato. Fósforo: las plantas lo absorben como ión fosfato. en muchas plantas. algunas manifestaciones de carencias o excesos que nos darán una idea de la importancia que tienen los componentes químicos en los diferentes tipos de organismo.La difracción por rayos X. provoca en el hamster cálculos biliares. produce bocio. también mencionaremos algunos ejemplos de carencias de éstos en los animales: los componentes químicos en animales pueden actuar como: Parte de las estructuras celulares. Entre las manifestaciones de carencias de algunos compuestos orgánicos tenemos que la deficiencia de vitaminas puede causar trastornos como: La deficiencia de vitamina A. como ejemplos de éstas tenemos que la carencia de potasio. su deficiencia u omisión ocasionan alteraciones fisiológicas y en algunos casos la muerte. etc. La deficiencia de yodo. El exceso de vitamina A. La acrodinia o dermatitis de la rata se presenta cuando hay deficiencia de vitamina B6. etc. La deficiencia de vitamina B-1 produce polineuritis en aves. sodio y cloro altera el equilibrio osmótico en los fluidos tisulares y celulares. Los problemas del metabolismo son muy serios porque al faltar aminoácidos. provoca anormalidades en el crecimiento de los huesos de animales jóvenes y alteraciones en la visión. etc.La deficiencia de azufre es escasa. En animales superiores la carencia de hierro produce anemia. disminuye o se suspende la formación de proteínas. todas estas sustancias son adquiridas por los animales mediante su nutrición. Niveles de estructura de las proteínas: A) Primaria B) Secundaria C) Cuaternaria MANIFESTACIONES DE CARENCIAS Y EXCESOS DE COMPONENTES QUIMICOS EN EL HOMBRE 36 . deben ser ingeridos diariamente en las distintas especies de animales. Carencias o excesos en animales: De igual forma como se ejemplificaron las manifestaciones que pueden presentarse en vegetales cuando algún componente químico no existe en cantidades adecuadas. como fuentes de energía y como reguladores de los procesos metabólicos. La insuficiencia de vitamina B-2 altera el crecimiento de muchos mamíferos. Cierta cantidad de componentes inorgánicos. En el perro existe una enfermedad conocida como “lengua negra” producida por la deficiencia de ácido nicotínico. La deficiencia de calcio provoca anormalidades en los huesos y alteraciones en la coagulación sanguínea. pero cuando existe se manifiesta por que las hojas se ponen amarillentas y se presenta una clorosis generalizada. cefalea. En fisiología la energía se mide en calorías que pueden ser: pequeñas calorías también llamadas caloría gramo. Las manifestaciones de deficiencias de algunos componentes inorgánicos mencionados anteriormente para animales superiores en general. causa: pérdida de peso. El organismo oxida estos compuestos para obtener energía. Hipervitaminosis D. músculos y en ocasiones hasta del corazón y el encéfalo y pronto ocurre la muerte. de no ser utilizada de inmediato. lípidos y proteínas. irritabilidad. grasas. Hipervitaminosis k. proteínas. la deficiencia de alguno de estos factores ocasiona trastornos y desequilibrios que pueden ser fatales. calcificación de tejidos blandos y hasta insuficiencia renal. puede ser almacenada en forma de compuestos (principalmente grasas). algunas sustancias son vitaminas para unas especies y para otras no lo son. sin embargo. como en la hipervitaminosis A. En el siguiente cuadro se resumen las manifestaciones de carencias y las principales fuentes de obtención de las vitaminas esenciales para la alimentación humana: 37 .000 calorías gramo. Existe una enfermedad frecuente en las gentes que viven en las trópicas llamadas síndrome kwashiokor que se presenta en personas que ingieren suficientes calorías pero su dieta es muy deficiente en proteínas animales.La dieta adecuada en el hombre debe incluir: agua suficiente. se ha hecho notar que desempeñan varios papeles en el organismo. En el primer caso la caloría (cal) se define como la cantidad de calor que se necesita para elevar la temperatura de un gramo de agua un grado pero la unidad generalmente utilizada en medicina es la kilocaloría (k cal) que equivale a 1. se caracteriza por provocar anemia y trastornos gastrointestinales. En los casos de inanición intensa. la que. cuando se agotan las reservas de grasas. En lo que se refiere a los compuestos orgánicos. o las kilocalorías. Las vitaminas son indispensables en la dieta humana además de los componentes químicos ya mencionados. que ocasiona: anorexia. se acumula abundantemente el tejido adiposo que da como resultado la obesidad. etc. se caracteriza principalmente por anemia. que acarrea múltiples alteraciones. principalmente carbohidratos. dermatitis escamosa. el organismo utiliza las proteínas estructurales sobre todo las del hígado. bazo. minerales y vitaminas. hígado grasiento y crecido edema. sobre todo como partes estructurales y como fuentes de energía. carbohidratos. Cuando la ingestión de calorías se realiza en exceso. son semejantes en el hombre. es importante hacer notar que cuando se ingieren en exceso son definitivamente tóxicas y provocan hipervitaminosis. Debido a que existen algunas diferencias entre el metabolismo humano y el de animales superiores. pérdida del pelo y dolores en los huesos. alteraciones del hígado. Cuando se ingieren insuficientes calorías las reservas corporales se agotan. por lo tanto. excretan sustancias de desecho. Por ejemplo. comparten muchas características. se divide dando lugar a dos células hijas. en lugar de cloroplastos. legumbres Vegetales de hojas verdes CELULAS PROCARIONTE Y EUCARIONTE Todas las células realizan una serie de funciones vitales (ingieren alimentos. algunas 38 . maíz. Esprue Anemia Perniciosa Escorbuto Raquitismo Distrofia muscular ¿esterilidad? Problemas de coagulación sanguínea PRINCIPALES FUENTES DE OBTENCION Vegetales amarillos y frutos Hígado. enteritis. las células procariontes están representadas por organismos pluricelulares como bacterias. huevos. su material nuclear se encuentra disperso en el citoplasma. carne. trigo. Las bacterias se caracterizan por presentar una pared celular constituida por carbohidratos y polipéptidos que le sirve de protección. es decir.VITAMINAS A Complejos B Tiamina (B1) Riboflavina (B-2) Niacina Piridoxina (B-6) Ácido pantotético Biotina Ácido fólico y compuestos relacionados Cianocoba – lamina 12) C Grupo D Grupo E Grupo K (B- MANIFESTACIONES DE CARENCIAS Piel seca y ceguera nocturna Beri-beri neuritis Queilosis glositis Pelagra Convulsiones hiperritabilidad Dermatitis. algas verde azul. sin embargo. pues no presentan membranas internas. difieren en otras. leche Hígado. la presencia o la ausencia de membranas internas es una característica diferencial que permite ubicar a las células en dos grupos: procariontes y eucariontes. huevos. levadura Yema de huevo. Tanto el material genético como las enzimas respiratorias. existe un grupo de bacterias que se reproduce para-sexualmente. la cual. Respecto a su nutrición. alopecia. De esta manera. después de cierto tiempo. hígado Huevos. se reproducen). Desde el punto de vista evolutivo. solo hay cromatóforos. simple división celular. carne magra Levadura. se considera que las células procariontes fueron las primeras en aparecer. hígado. leche Frutos cítricos. insuficiencia adrenal Dermatitis. levadura. las enzimas digestivas y otros materiales se encuentran dispersos en el citoplasma. microorganismo pleuroneumonía del tipo PPLO y rickettssias. Se reproducen asexualmente por bipartición. cereales Hígado. en lugar de núcleo el ADN se encuentra disperso en el citoplasma. hígado. carne. Por esta razón en lugar de mitocondrias solo hay enzimas respiratorias. Sin embargo. en otras palabras. una célula origina dos células hijas. enteritis Anemia. no existen ni un núcleo definido ni organelos celulares. Poseen una organización interna mínima. jitomate Hojas verdes de vegetales Hígado. vegetales de hojas verdes Hígado de peces Leche. incluyendo su cromosoma único. en este proceso intervienen dos bacterias: una bacteria donadora que deposita su cromosoma en el interior de la bacteria receptora. Además. ya que producen sus alimentos. un núcleo bien definido delimitado por una membrana nuclear. las células vegetales poseen una pared celular rígida que les confiere una forma definida. Es importante mencionar que en los organismos unicelulares cada organelo lleva a cabo una función semejante a la que realizan los órganos. La organización interna de las células eucariontes encuentra más desarrollada que en las procariontes. pues su registro indica que aparecieron hace 3 500 millones de años aproximadamente. Su reproducción comprende procesos asexuales y sexuales. carecen de pigmentos clorofílicos. Estas células se localizan tanto en el agua como en el suelo. razón por la cual no tienen una forma bien definida. lisosomas. Las células eucariontes se caracterizan por presentar membranas internas que les confieren ciertas particularidades. como cilios y flagelos que les permiten moverse libremente. ribosomas. vegetales y animales. Las rickettsias. los plastos son capaces de almacenar almidón y llevar a cabo la fotosíntesis. por lo que su nutrición es heterótrofa. Los protozoarios y los protofitos se caracterizan por presentar un núcleo definido y organelos celulares. Las algas verde azul son microorganismos que se caracterizan por presentar una pared celular rígida. Ambos grupos microorganismos presentan características semejantes a las bacterias. Los hongos también presentan una pared celular rígida. por esto. así. Algunas presentan medios de unión a través de su membrana celular para unirse con células vecinas. tienen la capacidad de realizar la fotosíntesis. otras desarrollan estructuras de locomoción. Así mismo. la reproducción en estas células comprende tanto en mitosis como la meiosis. cloroplastos. Las células animales carecen de pared celular. además. además. La reproducción comprende procesos asexuales y sexuales. en organismos multicelulares las células adquieren una diferenciación y especialización para desarrollar una función específica. Las células eucariontes de los organismos multicelulares poseen características particulares. por ejemplo. 39 . retículo endoplásmico. La nutrición puede ser de tipo autótrofa.-Ejemplos de Células Eucariontes. como protozoarios (afines a los animales) y protofitos (afines a los vegetales). ya que cada uno de sus organelos especializa en realizar una función determinada. como hongos. las células vegetales tienen una nutrición autótrofa. Fig. constituyen organismos multicelulares. algunos presentan plastos y flagelos. aparato de Golgi. 2000 millones de años antes que las células eucariontes. heterótrofa o una combinación de ambas. por ejemplo. son microorganismos parásitos intracelulares. y constituir así órganos. sistemas y aparatos que en conjunto integran un organismo. Las células procariontes se consideran antecesoras de las eucariontes. tales como: mitocondrias. es decir. carecen de cloroplastos. Los microorganismos pleuroneumonía PPLO se caracterizan por carecer de una pared celular. por lo cual su nutrición es heterótrofa. Las células eucariontes constituyen organismos unicelulares. los cloroplastos tienen la capacidad de realizar la fotosíntesis. sistemas y aparatos en los organismos multicelulares. realizan principalmente absorción de nutrientes. las mitocondrias son organelos que llevan a cabo la respiración celular. Esto permite a la célula especializarse en un momento dado. organelos celulares delimitados por su propia membrana. pues presentan dos pigmentos: la clorofila y la ficocianina. Se reproducen por medio de una simple división celular. por ejemplo. sólo presentan membrana celular.bacterias son heterótrofas y otras son autótrofas (producen sus propios alimentos a través de fotosíntesis o quimiosíntesis). Los organismos primitivos que vivían en su caldo orgánico se supone que contenían un adecuado suministro de estas sustancias que continuamente se estaban formando gracias a los relámpagos. Cuando los carbohidratos se degradan liberan dióxido de carbono y agua junto con energía. a la radiación ultravioleta y a otros elementos que actuaban sobre los gases de la atmósfera reductora. pero ésta hubiera terminado desde hace tiempo si toda la nutrición hubiera permanecido heterotrófica. La producción espontánea de compuestos orgánicos hubiera sido insuficiente para sostener indefinidamente a una población que crecía y se reproducía. y redujo la síntesis abiótica (una síntesis sin organismos) de las moléculas orgánicas. se cree comúnmente que los primeros organismos del planeta tierra eran heterótrofos (del griego hetero. de pigmentos que pudieron absorber y utilizar la energía de la luz solar. como proteínas. Los organismos capaces de reunir la energía luminosa para producir moléculas orgánicas a partir de compuestos simples como dióxido de carbono y agua. y algunos pueden haber llegado a comerse otras gotitas. El paso decisivo que permitió que la vida continuara en el planeta tierra fue el desarrollo de organismos capaces de utilizar compuestos simples como dióxido de carbono y agua para sintetizar moléculas orgánicas complejas. otro. Como las gotitas no pudieron mantenerse. los primeros organismos tuvieron que competir por materiales. mismo y 40 trofo. presentes en el caldo. Hoy. los organismos que pudieron sintetizar materiales necesarios de otras sustancias más simples y abundantes. aminoácidos y azúcares. Cuando los nutrientes del caldo primitivo desaparecieron. Esto fue posible gracias a la presencia. se llaman autótrofos (del griego auto. gran parte del material orgánico disponible se hubiera acumulado en los heterótrofos. junto con enzimas necesarias para catalizar las reacciones químicas. Con el fin de obtener energía para realizar las reacciones químicas que se llevaban a cabo dentro de ellos. y el proceso se denomina fotosíntesis (literalmente “construir la luz”). deben haber agotado el caldo rápidamente sin dar tiempo a la reposición de moléculas orgánicas. en estos organismos. que debió haber filtrado algo de la luz ultravioleta de elevada energía.TRANSFORMACION DE AUTOTROFOS A HETEROTROFOS “Hoy en día. trofo. como los azúcares (carbohidratos). los organismos heterotróficos degradaron (utilizaron) moléculas ricas en energía del caldo. que se alimenta de). y finalmente. Finalmente. tal como en la actualidad. regresaron al caldo y proporcionaron así materiales para que otras gotitas crecieran y se reprodujeran. . La heterotrofía fue la principal forma de nutrición. que se alimenta de). Los organismos heterótrofos requieren para sobrevivir nutrientes orgánicos complejos. En esta forma se puede imaginar el desarrollo gradual de las rutas metabólicas. tuvieron una enorme ventaja. Cuando estos organismos aumentaron en número. Con el tiempo la atmósfera reductora cambió y contuvo considerables cantidades de dióxido de carbono gaseoso. El desarrollo de autótrofos también fue importante por que permitió que los heterótrofos se sostuvieran a sí mismos utilizando los organismos autótrofos o sus productos como nutrientes. y originó una capa de ozono que filtró con eficacia casi todas las radiaciones ultravioletas del sol que tienen efectos letales. y éste ayudó a transformar la atmósfera reductora en oxidante. y colonizaran la Tierra. dependemos en último término para nuestra alimentación de la fotosíntesis de las plantas verdes. Aun ahora. permitió que los organismos vivos abandonaran las aguas de los océanos que los protegían contra esas radiaciones. se obtenían de las moléculas orgánicas del caldo primitivo. en último término. la fuente de energía que quizá participó en forma tan importante en la generación espontánea sobre la Tierra primitiva. la fotosíntesis tuvo importantes implicaciones respecto a la energía producida en el metabolismo. una vez cada 2000 años. Las radiaciones solares influyeron sobre la capa de oxígeno que se había acumulado y que rodeaba al planeta tierra. se redujo de modo que no pudo destruir aquella vida.las plantas verdes son fotosintetizadoras autótrofas. nosotros como heterótrofos. en lugar de depender de un suministro cada vez menor de nutrientes orgánicos en el caldo. 41 . Se calcula que el oxígeno de nuestra atmósfera se renueva por la actividad fotosintética. ACTIVIDADES I. Así. se liberaba energía. Un subproducto importante de su actividad autotrófica es el oxígeno molecular. tanto en los organismos heterótrofos como en los autótrofos. la energía necesaria para efectuar las reacciones químicas (metabolismo) que ocurrían en las gotitas y los primeros organismos. Hasta el tiempo en que el oxigeno libre apareció por primera vez en la atmósfera de la Tierra primitiva. Durante la degradación de estas moléculas en los organismos. Si se utiliza oxígeno. Por este medio.-INSTRUCCIONES: CONTESTA LAS SIGUIENTES PREGUNTAS. La aparición de la fotosíntesis hace unos 2000 millones de años condujo a la acumulación de oxígeno. 1.-Defina correctamente que es la biología. 2.-Según su campo de estudio la biología se subdivide en: 3.-Mencione las ciencias auxiliares de la biología 4.-Mencione que es el universo. 5.-Define correctamente que es materia. 6.-Mencione la teoría de la Gran Explosión o Teoría del Big-Bang. 7.-Mencione los niveles de organización biológica 8.-Mencione cuales son los dos grupos en que se divide la célula. 9.-Mencione la teoría del Estado Estacionario 10.-Mencione la Teoría Relativista. II.-INSTRUCCIONES: SUBRAYA LA RESPUESTA CORRECTA DE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS. 42 1.-Son astros con luz propia y están constituidas por gases de altísima temperatura. A) Universo B) Estrellas C) Sol D) Ninguna 2.-Son cuerpos celestes opacos, que brillan con luz reflejada del sol. A) Planetas B) Luna C) Cosmología D) Ninguna 3.-Están formados fundamentalmente por tres tipos de partículas subatómicas: los protones (+), electrones (-) y neutrones. A) Partículas B) Núcleo C) Átomos D)Ninguna 4.-Es un grupo de compuestos que comprende dos subgrupos principales; las purinas y las pirimidinas. A)Bases Nitrogenadas B)Los Aminoácidos C) Azúcares D)Ninguna 5.-Son gotitas microscópicas que se forman de la mezcla de dos soluciones relativamente diluidas de dos compuestos orgánicos complejos como proteínas y carbohidratos. A) Los Aminoácidos B)Los Coacervados C) Glicerina D)Ninguna 6.-Pertenecen al grupo de los hidratos de carbono, que son compuestos ternarios formados de C, H Y O. A)Azúcares Sencillos B) Agua C)Amoniaco D)Ninguna 7.-Se formaron primero por agrupamiento de los ácidos nucleicos existentes en el caldo primigenio, del cual se aislaron por medio de una delgada capa proteica. A)Protocélulas B)Protovirus C)Fibrillas D)Ninguna 8.-Estás células son aquellas capaces de realizar la síntesis de sus alimentos a partir de sustancias inorgánicas. A)Las Células Autótrofas B)Las Células Heterótrofas C)Quimiosintéticas D)Ninguna 9.-Están formadas por un grupo muy reducido de organismos (como algunas bacterias). Estas células no necesitan de la energía luminosa para sintetizar sus alimentos. A)Las células Autótrofas Quimiosintéticas B )Las células Heterótrofas C)Las Células Eucarionte D)Ninguna 10.-Estás células requieren de alimentos ya elaborados en forma de compuestos ya elaborados en forma de compuestos orgánicos prefabricados. (Carbohidratos, lípidos, aminoácidos, etc.) A) Célula Eucarionte B) Célula Procarionte C) Nutrición Celular Heterótrofa D) Ninguna UNIDAD II DESARROLLO HISTORICO DEL CONCEPTO DE CELULA 43 La curiosidad de los primeros investigadores permitió examinar cosas vivas bajo lentes y microscopios, con la esperanza de conocer su estructura. Poco a poco sus observaciones les permitieron acercarse a los descubrimientos fundamentales sobre las unidades básicas de los seres vivos. Las primeras lentes fueron usadas por los mercaderes, en Europa, hace cientos de años; ellos examinaban y determinaban con las lupas la calidad y la precisión del tejido de las telas. A partir de estas lentes simples de cristal, se ensamblaron e hicieron diferentes combinaciones de ellas. Estas combinaciones fueron la base para que a finales del año 1500, tres holandeses construyeran un tubo con lentes talladas de cristal de roca que aumentaban nueve veces el tamaño de los objetos. En Holanda, a principios de 1600, se construyeron dos instrumentos de suma utilidad: el telescopio, que permitió ver cosas a gran distancia y el microscopio, que hizo visibles los pequeños objetos de la naturaleza. La persona que recibió el crédito por desarrollar el primer microscopio fue Antón Van Leeuwenhoek (1632-1723). Su invento le permitió ver cosas que nunca nadie había visto antes; envió cartas a la Sociedad Real de Londres con sus observaciones al microscopio; fue el primero en examinar gotas de agua estancada y en describir diferentes tipos de bacterias presentes en el sarro de los dientes. El trabajo de Leeuwenhoek despertó el interés de otras personas dedicadas a la construcción de microscopios. Hubo pioneros en diferentes países experimentando con este nuevo instrumento. Uno de ello fue el inglés Robert Hooke (1635-1703), quien construyó el microscopio compuesto, al asociar el aumento que se obtenía con una lente con el obtenido con otra, sobreponiendo ambas lentes. El primer instrumento de este tipo consistió en un tubo con una lente en cada extremo, éste fue mucho mejor que los que había en su época, con los cuales se obtenían imágenes deficientes y borrosas. En 1665 publicó el libro Micrografía; en él describió sus observaciones microscópicas con diferentes dibujos, utilizando para ello pequeños cortes de tallos de plantas, minerales, fibras, textiles, pequeños animales, madera y piezas de corcho. Al mirar el corcho que forma parte de la corteza del alcornoque, Hooke hizo una descripción que constituye una parte importante en la historia de los seres vivos. Observó que éste estaba compuesto por cientos de pequeñas cámaras parecidas a un panal de abejas, a las que llamó células porque le recordaron las pequeñas celdas de los monasterios; así acuñó el término célula. Por todo esto, Robert Hooke es considerado como el descubridor de la célula. Desafortunadamente Hooke no estaba observando células vivas, lo que miró fueron las paredes celulares del tejido muerto de una planta. Aun así, su trabajo fue significativo, pues abrió el camino para el estudio de las células. Pronto otros investigadores observaron las células bajo el microscopio, pero pocas veces estas observaciones fueron importantes. Se describió la estructura no sólo del corcho, sino también de los tallos, de las plumas de las aves y de animales pequeños como la pulga. Todas las descripciones eran aisladas y no había posibilidad de relacionarlas con una teoría general que las integrara en un conocimiento universal. Su importancia no fue considerada sino sólo tiempo después. 44 Unidad microscópica de estructura y función que comprenden los cuerpos de plantas y animales. Las características universales de las células se encuentran en el nivel bioquímico. A) Todas las células generan energía. sino ver la trascendencia que lleva consigo. por lo que normalmente se traduce como celdilla. descubrió la existencia del núcleo. sin los cuales ni la reproducción ni el crecimiento serían posibles. Robert Brown (1773-1858). Descubrió los capilares y los vasos sanguíneos. 45 animales. destacado botánico escocés. entre ellos: Marcello Malpighi (1628-1694). o del latín cellula que significa “celda o cavidad”. establece que: “la célula es un corpúsculo generalmente Microscópico dotado de vida propia y que consta de tres partes fundamentales: membrana. Tomó más de 150 años apreciar totalmente los descubrimientos de Leeuwenhoek y Hooke. B) Todas producen la molécula energética llamada trifosfato de adenosina (ATP). ya sea de la luz del sol.a) Microscopio construido por Robert Hooke. protoplasma y núcleo”. El definir no es solamente traducir etimológicamente un término. el término célula se deriva del griego kytos que significa “hueco o espacio”. hongos y microorganismos. los biólogos comenzaron a observar un patrón más consistente: las células estaban presentes en todos los tipos de plantas. C) Todas contienen sistemas de replicación basados en las moléculas de ADN Y ARN. . lo cual le permitió comprender la circulación de la sangre. o de las moléculas de alimentos ricas en energía. físico italiano. necesaria para todas las reacciones celulares. fue el fisiólogo que introdujo el término protoplasma para referirse al líquido que llenaba la célula. también fue el primero en ver y describir glóbulos rojos. Felix Dujardin (1801-1860). Célula. fue el primero en utilizar el microscopio en Medicina. LA TEORIA CELULAR DE SCHLEIDEN Y SCHWANN El verdadero conocimiento de la célula como hoy existe y lo que ella representa en el estudio de los organismos es resultado de una sucesión de descubrimientos de diversos investigadores. Conforme los microscopios se fueron mejorando gradualmente. b) Corte de corcho que Hooke observó al microscopio CONCEPTO DE CELULA Santiago Ramón y Cajal en 1930. ya que sus observaciones sirvieron de base para proponerla y se resume así: 1. desde la bacteria más pequeña hasta el organismo pluricelular más grande. Por tanto. Posteriormente. la nutrición. MODELOS ACTUALES DE CELULAS (EUCARIONTES Y PROCARIONTAS. fisiológica y de origen de los seres vivos. Schwann resumió los nuevos hallazgos acerca de la estructura de los seres vivos. Por esta razón se considera que la unidad y diversidad de la vida se revelan desde el nivel celular. Respecto a la cantidad de células que pueden encontrarse en un organismo pluricelular. pues hay bacterias que son muy pequeñas si se comparan con algunas células vegetales o la de los huevos de ciertas aves. Theodor Schwann. por ejemplo. El origen de una célula es otra célula con características semejantes a ella. es decir. desde las alargadas células nerviosas hasta las diminutas bacterias. Rudolf Virchow. por ejemplo.-Todas las células provienen de células preexistentes. Matthias Schleiden. Así se integró la teoría celular que establece: No importa qué tan diferentes sean los organismos. Destacan las mitocondrias. Al año siguiente. es la estructura en la cual ocurren todas las reacciones químicas necesarias para la vida.Las observaciones de Matthias Schleiden (1804-1881). Theodor Schwann (1810-1882) y Rudolf Virchow (1821-1902) permitieron postular lo que ahora se conoce como teoría celular. Algunos organismos están constituidos por una sola célula.-Todos los organismos están constituidos por una o más células. en dos principios. Se puede separar una célula de una planta o de un animal y permanecer con vida. no pueda gozar de vida propia aisladamente. y siguen proporcionando herramientas útiles para que se continúe explorando la actividad vital en ellas. en condiciones de laboratorio. La invención y el perfeccionamiento del microscopio. en 1855. El aparato de Golgi agrupa las proteínas para exportarlas a través de la membrana . Las estructuras internas de la célula animal están separadas por membranas. LAS EUCARIONTES: célula animal. la célula es lo que da unidad anatómica y fisiológica a los seres vivos. orgánulos productores de energía. Sin embrago. así como las membranas apiladas del retículo endoplasmático liso (productor de lípidos) y rugoso (productor 46 de proteínas). después de estudiar la reproducción celular. obtenidos mediante estudios al microscopio. también tienen de regulación que les permiten mantenerse vivas. propuso que todas las plantas estaban constituidas por células. también tienen una gran variedad de formas y tamaños. ¿Cómo se estableció dicha teoría? ¿Qué investigaciones e ideas fueron las que despertaron la curiosidad de esos científicos? En 1838 un botánico alemán. La célula es la estructura fundamental de los organismos y produce nuevos seres vivos. La célula: unidad anatómica. han hecho posible el descubrimiento de la célula como unidad básica de organización de la vida. VEGETALES Y ANIMALES). así como los adelantos técnicos. En los humanos el número de células es de alrededor de 100 trillones. difícilmente puede darse una forma general. extendió esta generalización para incluir también a los animales. ciertas células del cuerpo humano pueden conservarse por años en cajas de petri con un medio de cultivo adecuado. como el núcleo. 2. mientras que algunas células forman parte de organismos pluricelulares. 3. el zoólogo alemán. pero sí puede decirse que se han ido adaptando a cada función específica y comparten características generales.-La célula es la unidad básica de organización de la vida. Lo que queda claro con estas observaciones es que cualquier organelo o estructura subcelular. estableció lo que constituiría el tercer postulado de la teoría celular: omnis cellula e célula. la paternidad de la teoría celular de los seres vivos se atribuye a Schleiden y Schwann. el físico alemán. de ahí que conocer y comprender el concepto de célula sea uno de los propósitos fundamentales de la biología. todos ellos están formados por lo menos de una célula. es variable en general. Estás células cultivadas tienen todos los mecanismos de regulación que les permiten mantenerse vivas. En cuanto al tamaño también existen diferencias. cianobacterias y micoplasmas. ciertas bacterias pueden secretar una sustancia que las recubre. Esta pared contiene una considerable cantidad de celulosa que le da protección y resistencia a las células. Las células eucariontes. plantas. citoplasma y núcleo. Las células eucariontes (eu “verdadero”. Muchas células vegetales tienen grandes vacuolas. además. entre 1 y 5 um. Su citoplasma contiene una variedad de organelos membranosos y no membranosos especializados para realizar distintas funciones. que se distinguen por los tipos de estructuras internas que poseen. el término eucariótico deriva del griego “núcleo verdadero”. karyon “núcleo”) son más grandes y más complejas estructural y funcionalmente que las células procariontes. En el citoplasma de dichas células hay gran cantidad de moléculas. una capa de polisacáridos que forma una especie de red conocida como cápsula. La membrana nuclear envuelve el material genético celular. Finalmente. que ocupan más de 90% del volumen total de la célula y funcionan para darle soporte. que forman todos los demás organismos vivos. que incluyen hongos. son mucho mayores (entre 10 y 50 um. contienen menos información genética en una estructura llamada nucleoide. Las cianobacterias y algunas otras bacterias llevan a cabo fotosíntesis. protozoarios. sobre todo enzimas encargadas de cientos de reacciones. Ciertas células de las plantas presentan cloroplastos. a diferencia de las vegetales. los organelos. El ADN de las células procariontes está constituido por un filamento de forma cíclica. además están casi desprovistas de organelos membranosos y contienen pequeños ribosomas. . pero no hay ninguna membrana que separe esta región del resto de la célula. Las células eucariontes constituyen a todos los organismos eucarióticos. Ambos tipos de células están rodeadas por una membrana plasmática semejante. y de estructura sencilla. el material genético (ADN) está concentrado en una región. organelo que está constituido por paquetes de microtúbulos que 47 intervienen en la orientación de los cromosomas en la división celular. hongos y animales. Hay dos clases de células con diferencias fundamentales: células procariontes y células eucariontes. son células pequeñas. organelos especializados en la fotosíntesis. LAS PROCARIONTES. de longitud) y tienen el material genético envuelto por una membrana que forma un órgano esférico conspicuo llamado núcleo. Las actividades que realizan son menos complejas que las de las células eucariontes. no tienen pared celular y plastos. Las células procariontes (pro “antes de”. como los que dan color a frutos y flores. Las células procariontes formaron a los organismos procarióticos: bacterias. de diámetro. Las células animales. hay bacterias que pueden desplazarse por medio de flagelos.plasmática. En estos procariontes fotosintéticos. mientras que procariótico significa “antes del núcleo”. Además de la pared. pues son de una sola fibrilla y más delgados. estructuras menos complejas que en las células eucariontes. karyon “núcleo”) constituyen el tipo celular más simple. presentan centríolo. el cual se encuentra rodeado por una envoltura membranosa compleja: la envoltura nuclear. en otras características son distintas. en cambio. región interna de la célula que carece de membrana. que comprenden bacterias y cianobacterias (antes llamadas algas verde azuladas). Una de las características más importantes en las células vegetales es que casi todas presentan una pared celular que rodea a la membrana plasmática. En estas células el material genético está incluido en un núcleo verdadero. plantas y animales. sin embargo. De hecho. Hay dos grandes grupos con algunas diferencias entre ellas: células vegetales y células animales. Entre las células procarióticas y eucarióticas hay diferencias fundamentales en cuanto a tamaño y organización interna. incluidos los protozoos. además pueden distinguirse tres partes fundamentales: membrana. mientras que los lisosomas contienen enzimas que descomponen algunas de las moléculas que penetran en la célula. llamados cromoplastos por contener pigmentos. la membrana plasmática se pliega en el citoplasma para formar un sistema interno de membranas que contienen clorofila y otros compuestos necesarios para realizar el proceso de fotosíntesis. pueden contener otros plastos. Muchas bacterias tienen una pared celular fuera de la membrana plasmática que les da soporte y rigidez. que llevan los mensajes de una célula a otra. cardiaco. Los glóbulos blancos o leucocitos tienen núcleo y son de mayor tamaño que los glóbulos rojos. porque tienen que interactuar con su medio. que en los seres humanos está dado por el sistema esquelético. El sistema esquelético ayuda al movimiento. yogur. como actualmente viven las bacterias responsables de la fiebre tifoidea. El hueso es un tejido vivo compuesto de células y minerales. ellos han desarrollado células especializadas: neuronas.Desde fines del siglo pasado. Los huesos tienen consistencia dura debido a los materiales que los forman. es decir. se pensaba que las mitocondrias y los cloroplastos. por formarse a partir de otros preexistentes. En los seres humanos dichos mensajes se toman en forma de señales eléctricas llamadas impulsos. después de un tiempo. DIFERENTES TIPOS DE CELULAS EN EL CUERPO HUMANO Las células del cuerpo humano. que tiene células en forma de hueso. ¿Habían sido las mitocondrias y los cloroplastos organismos en simbiosis instalados en el interior de otra célula? En la década de 1970. Este modo de vida que tienen ciertas bacterias patógenas se conoce como endosimbiosis. especialmente el calcio y el fósforo. aunque tienen las mismas características básicas. quesos. Cada uno de estos tipos muestra diferente estructura dependiendo de la función que lleva a cabo en el cuerpo. seguramente por no tener las posibilidades de evolución de los eucariontes (su reproducción es asexual). parecían bacterias que se dividían por bipartición en el citoplasma de otras células. y se encuentra en muchos de los órganos internos del cuerpo. tomaremos como modelo actual de procarionte vegetal a las: 48 . es decir. Se ha observado que en esta asociación. Los glóbulos rojos o eritrocitos son los más numerosos. la comunicación es vital para la sobre vivencia de los organismos. Por ejemplo. Aunque las neuronas se presentan en diferentes formas y tamaños. liso. cuando están maduros carecen de núcleo. los cloroplastos y los flagelos. etc. como cartílagos. por ejemplo. pues las membranas fotosintéticas observadas en el interior de ellos (tilacoides) se parecen a las estructuras internas de ciertas bacterias fotosintéticas. almacena minerales. fabrica las células sanguíneas y protege a los órganos internos. Pueden realizar esta función porque tienen la habilidad de moverse rápidamente en el tejido circundante. varían en tamaño y forma debido a la función que realizan en el organismo. huesos y tejidos asociados. pues contienen hemoglobina en su interior que es la que transporta el oxígeno de los pulmones a todas las partes del cuerpo. El conocimiento de estas variaciones es la base para comprender los organismos pluricelulares. una célula no puede vivir sin la otra. las utilizadas en la elaboración de vinagre. MODELOS ACTUALES DE PROCARIONTES Y EUCARIONTES Procarionte vegetal: se considera que han cambiado poco desde su aparición en el planeta hasta nuestra época. También se propone un origen similar para los cloroplastos. tendones y ligamentos. con fibras alargadas que permiten la contracción muscular. en ella postula que dichos organelos derivaron de bacterias que habían vivido en el interior de una célula hospedera. como ser microscópicas y tener un núcleo (excepto los glóbulos rojos). El tejido muscular presenta tres tipos diferentes de músculos: estriado. sólo se encuentra en el corazón. su función es la de proteger al cuerpo contra invasiones extrañas. Para que los seres vivos puedan retener su forma. Las células sanguíneas son otro tipo de células muy especializadas. como las cianobacterias. la dependencia puede ser obligatoria. Lynn Margulis propuso la hipótesis del origen endosimbiótico de las mitocondrias. necesitan un tipo de soporte. No todas las bacterias son patógenas y muchas de ellas incluso tienen importancia económica. Ejemplos de colonias de procariontes. B) Cianobacterias. A) Bacterias. 49 . La forma de su cuerpo es diferente de unas especies a otras. membrana citoplásmica.) Los cocos frecuentemente se agrupan en diferentes formas: A) diplococos: 2 cocos B) tetrada: 4 cocos C) sarcina: dispuestas en paquete cúbico D) estafilococos: en forma de racimo de uvas E) estreptococo: cocos en cadena En general las bacterias constan de: cápsula. pero en general las podemos dividir en los siguientes tipos: A) cocos: esférico B) bacilos: cilíndricos C) espirilos: espirales parecidas a un tirabuzón Vibrión: parecida al signo ortográfico “coma” (. las bacterias constituyen colonias de forma y color variado. BACTERIAS Son organismos unicelulares pequeños que en promedio miden de 1 a 5 micras. pared celular. Núcleo. su función es la regulación del intercambio de sustancias entre el citoplasma y el medio. pero que en muchas ocasiones sufre una impregnación posterior de otras sustancias como quitina o lignina (leña) y la pared celular adquiere un gran grosor. que francamente no pueden vivir sin oxígeno. pigmento verde por medio del que se realiza la fotosíntesis. es de aspecto homogéneo y granular. Esta observación nos lleva a una importante pregunta: ¿Los procariontes evolucionaron en un periodo en el que las cantidades de oxígeno no eran constantes? Por otra parte el metabolismo de la respiración (y otras funciones) nos plantea una relación evolutiva entre procariontes y eucariontes. es difuso (cromidial). de acuerdo al pigmento que con tienen. naranja. amarillo.) siendo los de mayor importancia los cloroplastos que contienen clorofila. anaerobias obligadas porque habitan en ausencia de oxígeno libre. asociadas con otros seres o parásitas: se alimentan de otros organismos y les causan daño. pueden ser aerobias por que viven en medios donde existe oxígeno libre. capaces de resistir en vida latente por mucho tiempo las condiciones desfavorables y al disponer nuevamente de condiciones ambientales adecuadas. se encuentra esparcido en el citoplasma. Citoplasma. etc. la mayoría son heterótrofas. Las características propias de la célula vegetal consisten en la presencia de una membrana rígida de diferente grosor y consistencia que es la pared celular o cápsula de secreción (o membrana celulósica). La pared celular es rígida y le ayuda a la bacteria a mantener la forma. Respiración. resulta realmente interesante observar la variedad en las cantidades de oxígeno necesario en la respiración y en los procesos metabólicos de los diferentes tipos de bacterias: Las bacterias anaerobias obligadas no pueden vivir en presencia de oxígeno libre. Reproducción. las granulaciones principalmente son sustancias de reserva (lípidos. Vale la pena detenerse un poco para hacer algunas consideraciones importantes: Desde el punto de vista evolutivo. con frecuencia tiene una o dos vacuolas. Eucariontes vegetales: En términos generales. por lo tanto existe la membrana nuclear. lípidos y polipéptidos. La cápsula es una envoltura formada por sustancias mucosas del tipo de los polisacáridos y en algunas especies también contiene polipéptidos. en algunas especies es necesaria esta estructura para ser virulentas. formada principalmente por celulosa. por la parte interna de esta estructura se encuentra la membrana citoplásmica. y también las hay anaerobias facultativas: que pueden ser aerobias o anaerobias. en cambio las anaerobias facultativas toleran la presencia del oxígeno pero también pueden vivir en ausencia de éste y las bacterias aerobias. son organoides de forma y tamaño variable y. Nutrición. la forma generalizada de reproducción de las bacteria es por bipartición o división binaria.Citoplasma y material nuclear. prótidos. Pero también existen bacterias capaces de fabricar sus alimentos a expensas de sustancias inorgánicas por lo que son autótrofas y pueden ser: fotoautótrofas (tienen pigmentos fotorreceptores) o quimioautótrofas que utilizan la energía obtenida mediante procesos químicos. germinan emergiendo de ella la bacteria. porque utilizan para su alimentación materia orgánica ya elaborada por lo tanto pueden ser: saprofitas: (descomponen y desintegran la materia orgánica). que son finas prolongaciones citoplásmicas que se intercomunican. Los plastos son otra estructura exclusiva de la célula eucarionte vegetal. presentan diferentes colores (verde. formada como en la mayoría de las células por moléculas de proteínas y lípidos. de acuerdo a las condiciones del medio. . en condiciones favorables se reproducen con una rapidez asombrosa. La comunicación entre estas células se realiza por medio de los plasmodesmos. el plan de organización celular es muy parecido en células eucariontes vegetales y animales. rojo. polisacáridos y sustancias inorgánicas). En condiciones desfavorables del medio donde viven las bacterias presentan la capacidad extraordinaria de adquirir formas de resistencia llamadas endosporas. químicamente está formada por: carbohidratos. que es el proceso mediante el 50 cual la energía luminosa es “atrapada” y convertida en energía química. la cápsula no siempre está presente. Simbióticas. El centrosoma. Algunos ciliados presentan tricocistos. por ejemplo: en los organismos más sencillos que son unicelulares. cilios. La estructura característica de los organoides u organelos de la célula eucarionte puede modificarse. (como tricocistos.Como ejemplo de célula eucarionte vegetal. Estructuras fundamentales de la célula Las estructuras celulares fundamentales son: el sistema de membranas. sin embargo se siguen reconociendo como estructuras fundamentales de la célula: las membranas. tiene gran importancia evolutiva. El citostoma. en las células de los seres más evolucionados. sobre la piel de algunos animales. que son organelos que contienen toxinas y pueden “dispararlos”. Célula eucarionte animal: todos los animales están formados por células eucariontes que al igual que los eucariontes vegetales presentan un núcleo bien diferenciado. Estos organismos son en general de vida libre. una sola célula es capaz de realizar todas las funciones vitales. en cambio. Sistemas de membranas 51 . rocas húmedas. que comprende a los protozoarios de estructura más compleja. llamadas cromosomas (el ADN que los forma está asociado a proteínas) que toman parte activa en la reproducción celular (mitosis y meiosis). para su defensa o ataque. sanguíneas. citostoma. es por eso que todos los fenómenos biológicos deberán comprenderse a nivel celular. Sin embargo cada tipo de células presenta características propias. son organoides que contienen enzimas digestivas. Los ciliados presentan dos núcleos: macronúcleo. debido al grado de especialización de los órganos de los que forman parte (células nerviosas. o “boca celular”. ya que todos los organismos están estructural y fisiológicamente representados por células. limitado por una membrana nuclear que los separa del citoplasma. En el caso de los animales unicelulares (protozoarios) una sola célula realiza todas las funciones características de los seres vivos. proponemos a los Chlamydomonas. que controla el metabolismo celular y otro más pequeño o micronúcleo.) Un ejemplo de célula eucarionte animal lo tenemos en ciliados. habitan en aguas dulces y saladas y muy pocas especies son parásitas. etc. etc. porque en ellas se observa el paso de organismos unicelulares a pluricelulares. etc. han sido observados en la célula animal pero han sido poco observados en células vegetales (en semillas). A partir de la aparición del microscopio electrónico el conocimiento de la célula ha alcanzado notables progresos. sus estructuras celulares sufren diferente grado de modificaciones debido a la especialización de los órganos de los que forman parte. el citoplasma y el núcleo. es una estructura citoplásmica animal generalmente cercana al núcleo y su forma semeja un cilindro con una o dos pequeñas estructuras llamadas centríolos. presentando además las células animales otras microestructuras que les auxilian en sus funciones. su material genético se encuentra organizado en estructuras bien definidas y en número constante en cada especie. en animales superiores.) Los lisosomas. que interviene directamente en las funciones de reproducción que puede ser: sexual o asexual. ESTRUCTURA Y FUNCIONES DE LOS COMPONENTES CELULARES Estructura general de la célula La célula es la unidad de la vida. Los cilios o pestañas vibrátiles son organoides que les proporcionan un movimiento coordinado. que también pueden desarrollarse en lugares con mucha humedad (cortezas de árbol. que son algas verdes habitantes de las aguas marinas y dulces. que desemboca en una vacuola digestiva en la que se digieren los alimentos. se comunica con un canalito llamado citofaringe. el citoplasma y el núcleo.) El grupo de las clorofilas o algas verdes. etc. pero tienen el inconveniente de que los especimenes observados en él deben estar muertos. Actualmente. se pensó. pero es capaz de sobrevivir por algún tiempo (en ocasiones meses). El término citoplasma se usa en la actualidad como sinónimo de protoplasma. Además de que en él residen básicamente las funciones de reproducción y la transmisión de las características hereditarias. los organoides celulares y otros tipos de componentes. Muchos autores denominan matriz o hialoplasma. integrando un sistema. con el auxilio del microscopio electrónico y las aportaciones de la biología molecular. que era semejante en todas las células de los seres vivos y se describía como: una masa semifluida que contenía dispersos gránulos. Núcleo Es otra de las estructuras fundamentales de la célula. El citoplasma puede presentar diferentes aspectos en la viscosidad de su hialoplasma. crecimiento. también están limitados por membranas que les permiten seleccionar el paso de moléculas o iones a través de ellas. Hasta hace poco tiempo se admitía la existencia de la membrana celular como “algo” delicado que envolvía a la célula para mantener su integridad y que de alguna forma controlaba el paso de sustancias del interior y el exterior de la célula. de reproducción. en cambio el núcleo muere casi en seguida. durante mucho tiempo. Es frecuente observar movimientos en el citoplasma. pero se desconocían sus características estructurales. para algunas funciones de la célula como el movimiento. regeneración. Citoplasma El microscopio electrónico ha sido un valioso auxiliar en el estudio de la célula. el agua representa un promedio del 80%. ha llevado a considerarlas como un sistema de membranas. al poco tiempo el citoplasma deja de funcionar. si experimentalmente se extrae al núcleo del citoplasma. acción y coordinación de las estructuras celulares. al coloide de citoplásmico formado por agua y micelas principalmente proteicas. técnicas de centrifugación diferencial (aísla componentes celulares). son prácticamente repliegues membranosos que forman canales interconectados aumentando las funciones de la membrana celular porque el retículo endoplásmico frecuentemente comunica a está con la membrana nuclear. Sin embargo. lo que permite comprender mejor el tráfico de sustancias y el comportamiento celular.El descubrimiento de características en la estructura y función de las membranas celulares. conocido como material nuclear o cromatina. Cuando se observa al núcleo al bajo el microscopio óptico en estado de “reposo”. etc. es necesaria la presencia del núcleo. porque los organoides celulares membranosos. alvéolos y fibras. se conoce la membrana celular y sus características estructurales. tiene aspecto viscoso y transparente y en su seno se encuentran: el sistema de membranas. El citoplasma (que como comentamos. fue llamado por Purkinje protoplasma). 52 . difracción por rayos X. Todo esto ha permitido enriquecer el conocimiento de la organización química. radiaciones ultravioleta. Algunas estructuras celulares como el retículo endoplásmico y el sistema o aparato de Golgi. o en las características de sus estructuras dependiendo del tipo de célula que se trae y de su estado bioquímico y funcional. radioisótopos.. por lo que se ha desarrollado el empleo de otros recursos y técnicas que permiten la observación de características y comportamientos de la célula viva como: el microscopio de contraste de fases (contrasta estructura celulares). únicamente se aprecia como un cuerpo oval o esférico rodeado por una membrana (como lo observo Brown) y con uno o más cuerpecillos redondeados o nucleolos y en su contenido se observa un material filamentoso. alimentación. El citoplasma es la parte de la célula comprendida entre la membrana celular o plasmática y el núcleo. Se han propuesto varios modelos sobre la ultraestructura de las membranas. Funciones de la membrana plasmática Es el punto de contacto entre el exterior y el espacio intracelular la membrana celular realiza un intercambio continuo de sustancias. esto es de zonas menos concentradas a otras más concentradas. lo que permite el paso de sustancias a través de ella. Se ha observado que en las capas de moléculas hay partes discontinuas y que a nivel de los lípidos se aprecian variantes en relación a las capas de proteínas. Otro modelo posteriormente propuesto sobre la ultraestructura de las membranas es el “modelo del mosaico fluido” (de Singer) formado por una matriz lipídica. que la describe formada por una capa doble de lípidos (en especial fosfolípidos). Otras formaciones observadas en la membrana celular son las vesículas pinocíticas (de pinebeber) que son pequeñas invaginaciones que permiten el paso de algunas sustancias líquidas. 53 . limitada en sus extremos por proteínas. y requiere por parte de la célula un considerable gasto de energía. e incluso también varían dependiendo del estado fisiológico y bioquímico de la célula. mediante un transporte pasivo. aunque las cantidades de los componentes varían en las distintas estructuras y tipos celulares. En la membrana plasmática se observan proyecciones muy finas de ésta llamadas microvellosidades. su característica de permeabilidad selectiva le permite que este paso de sustancias pueda hacerlo de dos formas: por medio del fenómeno de ósmosis. La permeabilidad de la membrana es selectiva y se le atribuye a su constitución lipoprotéica su gran elasticidad. proponiéndose un modelo básico de organización común de las membranas celulares. o sea el desplazamiento de una sustancia de mayor concentración a otra de menor concentración a través de la membrana celular que es permeable o bien en contra del gradiente de concentración. Asociadas al transporte activo se considera que existen sustancias localizadas en la membrana que actúan como transportadores de sustancias sobre todo de naturaleza enzimática. Citoplasma y Núcleo Se comentó anteriormente que con la aparición del microscopio electrónico se conocen ahora las características moleculares de las membranas celulares. siendo en la actualidad uno de los más aceptados el modelo de “unidad de membrana”. es decir únicamente siguiendo las gradientes de concentración . este fenómeno se llama transporte activo. propuesto por Robertson.SISTEMAS DE MEMBRANAS Ultraestructura y función PARTES FUNDAMENTALES DE LA CELULA: Membrana. que además de aumentar la superficie de intercambio contribuyen en la unión con otras células. atravesada por moléculas proteicas. porque nunca presenta en su superficie ribosomas. también se considera que en sus compartimientos pueden realizarse reacciones enzimáticas. etc. presentan entre sus paredes espacios o vesículas pequeñas llamados dictiosomas. Los sacos membranosos. por lo que se le conoce como retículo endoplásmico granuloso o rugoso. pero en células animales forman agregados.) otra función consiste en la formación del acrosoma de los 54 . melanina. se encuentran en todas las células eucariontes. que forma túbulos que se extienden por toda la célula y conectan con la membrana nuclear o plasmática. está formado por membranas dobles contorneadas que forman sacos planos comunicados entre si. La membrana nuclear se encuentra íntimamente relacionada con el retículo endoplásmico y se considera que ésta es una forma especializada del retículo endoplásmico y la membrana nuclear. Aparato o Sistema de Golgi: Tiene relación con el retículo endoplásmico. básicamente consiste en un sistema membranoso. Las membranas de los túbulos varían en su cantidad y relación dependiendo del estado fisiológico y bioquímico de la célula. también llamada plasmática El retículo endoplásmico es una extensión de la superficie de intercambio entre célula y medio ambiente y se le relaciona con los procesos de contracción del músculo estriado. puede diferenciarse del retículo endoplásmico. Se han observado dos tipos de retículo: el retículo endoplásmico liso o granular y otro que presenta asociadas a sus paredes una gran cantidad de pequeños organoides granulosos que son ribosomas. presentan una estructura molecular parecida y estos tres tipos de membranas se encuentran interconectadas. por lo que estos tres sistemas pueden considerarse como un solo sistema de membranas continuo. Los túbulos de esta estructura se forman de membrana plasmática y a veces contienen otras diferentes sustancias. El sistema de Golgi se localiza generalmente cerca del núcleo. Modelo de membrana celular. que en células vegetales y de invertebrados se encuentran ampliamente separados entre sí. es otra estructura del sistema membranoso que con excepción de los eritrocitos maduros. también se observan conexiones del complejo o aparato de Golgi con el retículo endoplásmico.El retículo endoplásmico. Funciones: realiza la transferencia de material del retículo endoplásmico al sistema de Golgi (proteínas. 55 . aparato de Golgi y las vesículas secreción. En los animales interviene en la segregación de productos. de tipo liso y B. en de se de A B Retículo endoplásmico: A. En vegetales participa en la formación de la placa celular y por medio de sus vesículas forma el tubo polínico y el plasmalema. algunos autores le llaman: “complejo EGV”. de secreción hormonal y colágeno.espermatozoides que interviene también en la síntesis y concentración de compuestos ricos hidratos de carbono. retículo endoplásmico rugoso o granuloso. También realiza la concentración de productos de secreción extrayéndoles el agua. A la relación que existe entre el retículo endoplásmico. Interviene en la formación de los lisosomas. etc. 56 . FUNCIONES DE MICROESTRUCTURAS CELULARES Organoides u Organelos Citoplásmicos Lisosomas: Son organoides membranosos de tipo vesicular que existen principalmente en células animales ya que en vegetales sólo se han observado en semillas. irritabilidad (respuesta a los estímulos). sales. El citoplasma puede presentar movimientos como corrientes citoplásmicas de ciclosis. para tratar de restablecer las condiciones internas óptimas. formada por un complejo sistema organizado de moléculas de diferentes sustancias como agua.). carbohidratos. Los lisosomas son vesículas de membrana lipopotéica sencilla que contienen enzimas hidrolíticas y su tamaño promedio es de 0. estructuras no membranosas (como fibras de colágeno y muscular). proteínas. mostrando sus sacos membranosos. etc. cloroplastos. es decir que reacciona frente a cualquier cambio. homeostasis. se piensa que muchos de los cambios posteriormente se deben a esta causa. CITOPLASMA Y ORGANOIDES CITOPLASMICOS Organización de la célula a partir de Moléculas Citoplasma: El citoplasma es la parte viva de la célula. elástico y contráctil y contiene un promedio de 80% de agua. La mayoría de las moléculas celulares presentan un alto grado de complejidad (macromoléculas) y de organización en cada uno de los diferentes compuestos químicos mencionados arriba que desempeñan funciones específicas. lípidos.5 milimicras de diámetro.Sistema de Golgi. pero en general son relativamente esféricos. Las moléculas celulares tienen la capacidad de combinarse entre sí de muchas maneras para dar origen a diferentes estructuras y funciones como: membranas (principalmente representadas por el sistema de membranas). el coloide celular que es proteinoide de aspecto transparente y viscoso. Las características morfológicas de los lisosomas varían de acuerdo a su contenido enzimático. Su membrana presenta marcada estabilidad y su ultraestructura corresponde a la “unidad de membrana” de Robertson. movimiento amiboideo. propias del metabolismo celular. etc. los organoides membranosos (mitocondrias. pero cuando llega a destruirse las enzimas pasan al citoplasma y producen la disolución de la célula. Las estructuras citoplásmicas pueden realizar sus funciones sin interferirse entre sí y en muchas de sus membranas existen moléculas de sustancias enzimáticas que producen diferentes secuencias de reacciones químicas. independientemente de los cambios externos. Ribosomas y Polirribosomas Son organoides granulares formados por ribonucleoproteínas. característicos de las células eucariontes. sino que está principalmente formado por agua que contiene diversos solutos (sales. ácidos y proteínas solubles). Centrosoma Organoide citoplásmico cercano al núcleo. Las contráctiles intervienen en la excreción del exceso de agua citoplásmico. en ambos casos están formados por dos porciones. nutritivas. Vacuolas Son cavidades de forma variable limitadas por una membrana. característico de células animales y algas. Las vacuolas pueden ser: contráctiles. esferosomas. la más pequeña se forma cuando determinadas proteínas ribosomales llegan al nucleolo.Se sabe que los lisosomas pueden participar en la destrucción de tejidos durante la metamorfosis en animales. esta porción pequeña se desplaza al citoplasma para unirse con el ARN m (mensajero) ahí localizado. Este tipo de vacuolas son características en protozoarios. 57 Está formado por estructuras especializadas llamadas centríolos. Existen otros orgánulos relacionados con los lisosomas que contienen diferentes enzimas. gaseosas y nucleolares. Durante la pinocitosis. Las vacuolas nutritivas o digestivas Se forman cuando la membrana plasmática detecta la presencia de algún alimento entonces se forman pseudópodos (prolongaciones citoplásmicas) alrededor de la sustancia alimenticia y de este modo la membrana plasmática forma a esta vacuola. pero si pueden volver a absorber agua recobran su aspecto característico. la que al separarse de la superficie se convierte en pequeñas vacuolas. se le conoce también con el nombre de cinetocentro. el citoplasma adquiere líquido del medio ambiental mediante pequeñas invaginaciones de la membrana plasmática. para posteriormente transportarse al aparato de Golgi. En las vacuolas gaseosas. su función principal en estas células es como almacén de sustancias de reserva. donde previamente se ha realizado una síntesis de ARN r (ribosomal). Las nucleoproteínas que forman a los ribosomas contienen aproximadamente el 85% del ARN citoplásmico y tanto en el nucleolo como en el nucleoplasma existen precursores de los ribosomas . y los ribosomas 80s. la membrana carece de lípidos y presentan una estriación transversal. La función de los ribosomas consiste en llevar a cabo la síntesis protéica. Las nucleolares contienen agua y soluto. peroxisomas. existen en todas las células (procariontes y eucariontes). son comunes en protozoos de agua dulce y en células reproductoras de ciertas algas y hongos. etc. así como su acción en la fagocitosis de algunas células (como protozoarios y leucocitos). por pinocitosis. probablemente ARN y proteínas. Existen dos tipos de ribosomas: los de los procariontes conocidos como 70s. más tarde tiene lugar la unión de las dos sub-unidades del ribosoma. sobre todo en retículo endoplásmico (rugoso) o pueden formar pequeños grupos llamados polirribosomas (o polisosomas). En la célula vegetal madura es una de las estructuras más características y en algunas llegan a ocupar casi toda la célula. que se diluye a medida que aumenta su crecimiento. en algunas ocasiones sufren deshidrataciones tan intensas que pueden quedar reducidas a gránulos sólidos. . como los citolisomas. pueden localizarse solos en el citoplasma o unidos a membranas. su contenido no es de tipo citoplásmico. tanto en células vegetales como animales. Al iniciar su desarrollo las vacuolas contienen una solución coloidal. Se originan en el complejo de Golgi y sus enzimas lisosómicas se producen en algunos ribosomas que se encuentran en las paredes del retículo endoplásmico. Los centríolos presentan una estructura cilíndrica de longitud variable para cada especie. participan en la formación de cilios y flagelos pero todavía no está claro si por su desplazamiento a los polos del huso mitótico orientan al huso o si sucede lo contrario. parecen diminutas pestañas que cubren la superficie de la célula por lo que además de numerosos son muy cortos ya que en promedio miden de 5 a 10 milimicras (recuerda que una micra es la milésima parte de un milímetro). ciertas algas y espermatozoides en otros casos. en cambio los flagelos presentan un patrón complejo de ondulaciones. como sucede en algunas células ciliadas no móviles actúan formando con sus movimientos pequeñas corrientes en los líquidos que permiten a las células alcanzar algunos materiales que generalmente es alimento. aproximadamente miden 150 milimicras y se mueven como si fueran pequeños látigos. Los flagelos: comúnmente son escasos y largos. El movimiento de los cilios y flagelos presentan patrones diferentes: los cilios en general se mueven coordinadamente en hileras como si fueran un pequeño remo. Los centríolos están relacionados con la cinética celular (cinetiocentro). Mitocondrias A) EUGLENA MOSTRANDO SUS FLAGELOS B) CUERPO DEL PARAMECIUM RODEADO POR SUS CILIOS 58 . estos cilindros se encuentran formados por 9 fibras triples. | Los cilios y los flagelos están básicamente formados por proteínas y son originados por los cuerpos basales que presentan una estructura y composición química semejante a las de los centríolos siendo solo diferentes entre estos por sus actividades y su ubicación celular. Cilios y Flagelos Los cilios y los flagelos son organelos especializados en el movimiento que se localiza en la superficie celular. Los centríolos tienen la capacidad de reproducirse mediante un proceso de “gemación” a expensas de un centríolo “progenitor”. Estos organelos pueden impulsar a las células en un medio líquido como algunos protozoarios. Los cilios: son casi siempre numerosos. En las células que poseen centríolos éstos tienden a acomodarse formando un ángulo recto entre sí. en tanto que la pared interna presenta invaginaciones o pliegues cortos que forman crestas. cantidad y color esto último debido al tipo de pigmento que contengan (característicos de hojas. ésta y las crestas se encuentran repletas de una sustancia densa. lo que permite que todo el contenido de la mitocondria se comunique formando la cámara o cápsula interna. Poseen cierta autonomía porque contienen ADN. llamada cámara o cápsula externa. por invaginación de la membrana del retículo endoplásmico. Aunque la forma de estos organelos puede ser muy variada tomaremos como referencia59 a las formas ovoide y esférica. las que no se tocan entre sí. Las paredes son diferentes en su función y aspectos: la pared externa es homogénea. . aunque predominan las granulares y las alargadas.Las mitocondrias son organelos comunes en todas las células eucariontes aerobias. Estos organoides son exclusivos de los vegetales. Plastos o Plastidios. flores y frutos). que proviene como resultado de las complejas reacciones químicas que se producen durante la respiración aerobia o durante el desdoblamiento de grasas. principalmente clorofila. homogénea o finalmente granulada llamada matriz. se han sugerido algunos mecanismos como: división de las preexistentes. El tamaño común de los cloroplastos oscila entre 3 y 6 micras de diámetro y en células fotosintéticas suelen ser muy numerosos. tamaño. se sabe que el ciclo vital de las mitocondrias es de 5 a 10 días. o mediante la síntesis de las moléculas necesarias (proteínas y lípidos) para formar nuevas mitocondrias. Están formadas por una doble pared membranosa que deja entre sí un pequeño espacio central que se extiende también entre las hojas de las crestas. de numero y formas variables. Comúnmente se encuentran distribuidas en el citoplasma y se caracterizan por presentar movimiento constante. Las mitocondrias contienen gran parte de la maquinaria del metabolismo celular. pero no para el sistema de transporte de electrones. En general podemos clasificarlos en dos grupos: los leucoplastos (plastos sin color) y los cromoplastos (plastos con color) de este grupo. los más conocidos e importantes son los cloroplastos que contienen pigmentos fotosintéticos. Presenta gran variedad de forma. su función es muy compleja pero en general se sabe que son los centros generadores de energía para la célula. Por los datos actuales. No se sabe con certeza el origen de las mitocondrias. Las crestas presentan subunidades globulares unidas por un tallo llamadas partículas elementales las que contienen enzimas respiratorias necesarias para la fosforilación. Ultraestructura de mitocondria. etc.). etc. CONCEPTO DE ORGANOIDE U ORGANELO Los organoides u organelos son estructuras a las que se les conoce con otros sinónimos como: orgánulo. monosacáridos. complejos enzimáticos. El núcleo “en reposo” de células eucariontes normalmente está rodeado por una membrana y su cromatina. etc. Hemos descrito toda una jerarquía en la organización molecular de las células desde: los bioelementos. que generalmente es esférico u ovoide. ESTRUCTURA Y FUNCION DEL NUCLEO Desde que fue descubierto por Brown (1831). agua etc. pero como se acomodan formando acúmulos (como monedas apiladas) parece como si tuviera doble membrana o lamelas. alimentación. la presencia de la luz es necesaria no solo para la fotosíntesis. como el movimiento. el citoplasma vive por un tiempo mientras estén presentes moléculas de ARN que recibieron las “ordenes” del núcleo extraído. Mediante la microscopía electrónica se ha detectado la existencia de pequeñas subunidades quantosomas. crecimiento y reproducción. La célula puede tener uno o varios núcleos. EL núcleo tiene la facultad de poder desplazarse en el citoplasma y presentar una posición constante de cada tipo de célula. para posteriormente originar los organoides celulares (mitocondrias. son las partes del cloroplasto donde se “atrapa” la energía luminosa y en el estroma se encuentran las enzimas que catalizan las reacciones del carbono. ácidos nucléicos. etc. pero cuando estas moléculas van desapareciendo. Si experimentalmente se le extrae el núcleo a una célula. por lo que son capaces de programar la síntesis de sus propios componentes celulares por lo que también se originan por la división de los ya existentes. Los grana o granum. Las macromoléculas celulares. Los cloroplastos se originan de los leucoplastos que al principio forman protoclorofila incolora. cloroplastos.). por todo lo anterior podemos definir al organoide u organelo como: el nivel de organización estructural constante y funcional más elevado de la jerarquía molecular de la célula. a su vez. sino para la formación de la estructura interna de los cloroplastos. lo describió “como un corpúsculo constante dentro de la célula”. por medio de túbulos o láminas del estroma. pueden convertirse en moléculas complejas de peso molecular elevado o macromoléculas (proteínas. los que se conectan entre sí. que es el material hereditario. organito. estructura subcelular. que dan origen a los precursores más sencillos (bióxido de carbono. se organiza en estructuras llamadas cromosomas. pueden asociarse y combinarse de muchas formas diferentes para actuar como sistemas macromoleculares o supramoléculas (lipoproteínas. Los compuestos sencillos mediante la capacidad de síntesis celular.) que al reaccionar y combinarse forman compuestos sencillos (aminoácidos. en ella se encuentran muchas estructuras planas de forma discoide llamadas tilacoides (parecidas a una moneda).La estructura de los cloroplastos es bastante complicada. su interior contiene una sustancia llamada estroma. La membrana nuclear forma una interfase entre el citoplasma y el interior del núcleo. lípidos. diferenciación. durante la fotosíntesis. amoniaco. es el centro de las actividades celulares. recordemos que la membrana nuclear se encuentra íntimamente relacionada con el retículo 60 . cada una de estas estructuras está limitada por una membrana. nucleótidos.). cada pila de tilacoides recibe el nombre de grana o granum. Los cloroplastos están limitados por una doble membrana periférica. En la actualidad se le sigue considerando como una estructura fundamental. además de contener la información de las características hereditarias que se transmiten o se almacenan de generación en generación. las funciones celulares van cesando hasta que el citoplasma muere. constante y definida en células eucariontes.). que se localizan dispuestas en hilera entre las lamelas de los grana que son de gran importancia funcional. En el estroma de los cloroplastos existen ácidos nucléicos principalmente ADN (como en las mitocondrias). etc. El nucleoplasma o líquido nuclear es una masa fluida del interior del núcleo que en términos generales tiene una composición parecida al citoplasma. los cortes de la membrana nuclear presentan gran cantidad de poros. Al microscopio electrónico. son corpúsculos extraordinariamente densos que contienen ARN y que comúnmente no tienen membrana. Comentario 61 .endoplásmico y que en realidad es una forma especializada de éste. puede ser sencillo o haber varios en un mismo núcleo. ULTRAESTRUCTURA Y FUNCION DE LOS ORGANOIDES NUCLEARES Membrana nuclear Hemos insistido en que se considera a la envoltura nuclear como una parte especializada del retículo endoplásmico (de estructura y función parecidas). los poros tienen forma circular semejante a un anillo. La membrana interna queda en contacto con la cromatina y la externa que corre paralela con la interior se continúa con el retículo endoplásmico. porosa. existiendo ribosomas en algunos puntos de esta unión. Estructura de los organoides nucleares. por lo que pasa a formar parte del sistema de membranas celular. formados por discontinuidades de las dos membranas. que deja entre sus dos paredes un espacio perinuclear. Los poros permiten la comunicación o continuidad. se ha calculado que existen de 40 a 80 poros por micrómetro cuadrado. Consta de una membrana doble. representadas por las gametas o células reproductoras y núcleos diploides que contienen el número completo de cromosomas de esa especie. Entre corte transversal. entre el nucleoplasma y el citoplasma celular. con frecuencia se observa cromatina condensada en la pared interna de la membrana nuclear. Los cromosomas presentan constancia morfológica y numérica en cada especie vegetal o animal pero son distintos en forma y número en cada especie y aún en un solo individuo pueden existir células que solo tienen la mitad del número normal de cromosomas de su especie llamadas haploides. El nucleolo. muy interesante especular sobre la evolución de la membrana nuclear. tanto que se considera un solo sistema. a este filamento se le da el nombre de cromonema el cromosoma metafásico estaría formado por dos filamentos “hermanos” o cromátidas unidas entre sí por el centrómero. de acuerdo al modelo ADN. que se piensa sea algún tipo de membrana o sustancia llamada película o matriz. Los cromosomas diploides están formados por la aportación de dos mitades de material similar (paterno y materno). que como sabemos tiene una estructura molecular parecida a las del retículo endoplásmico y a la membrana plasmática. Bioquímicamente son segmentos de una molécula de ADN. Para fines prácticos se acepta que cada gen es el responsable de la transmisión de una característica. hubiese formado evaginaciones semejantes a pseudópodos. pero en la realidad un gen puede transmitir una o varias características así como una característica pueden depender de varios genes. Algunos cromosomas presentan en una o más partes zonas difusas llamadas puffs o anillos de Balbiani que corresponden a extensiones laterales de los cromonemas. La posición del centrómero varía en cada cromosoma. que sólo pueden identificarse durante la reproducción celular (mitosis y meiosis). El Centrómero o Cinetocoro Es un angostamiento exterior del cromosoma y su colocación determinará el sitio donde se van a doblar y desplazar los cromosomas durante la reproducción celular. Tanto la cromátida como el cromosoma presentan una capa externa que les rodea. Watson-Crick. Robertson (1962). propuso la idea de que en determinadas circunstancias un organismo primitivo del tipo procarionte que estaba rodeado por una membrana con estructura molecular de unidad de membrana. Frecuentemente se distinguen en los extremos de los cromosomas porciones globulares algo separadas de la terminación principal llamadas satélites y que son porciones de ADN más ligero que es una forma intermedia del ADN. Los Cromosomas Son organoides nucleares de ultraestructura compleja. haciéndose cada vez más irregulares. Los genes se observan exteriormente como bandas transversales a lo largo del cromosoma. Las Cromátidas Son subdivisiones longitudinales de los cromosomas y cada cromátida metafásica está constituida por un cromosoma. Se han propuesto algunos modelos sobre la estructura interior de los cromosomas pero el que parece más lógico es el de Du-Praw (1970). esta fibra contiene así mismo proteínas y ARN. 62 . Robertson piensa que de ese modo pudieron haberse originado: la envoltura nuclear y un retículo endoplásmico primitivo que como consecuencia significaría la aparición de células eucariontes. que especifica una cadena polipeptídica completa. según el cual existe una fibra de cromatina que contiene una doble hélice de ADN.Resulta. los que poco a poco se irían replegando entre sí. datos de hibridación. recortados y acomodados en pares que concuerden de la forma más exacta posible de acuerdo a su longitud. que sirve para clasificar e identificar a los cromosomas del hombre y otras especies en células en reproducción (en etapa de metafase) llamada cariotipo. b) Cromosoma duplicado Cariotipo Se mencionó que los cromosomas presentan constancia morfológica y numérica en cada especie vegetal y animal.. forma. etc. y posteriormente se clasifican en grupos.a b a) Cromosoma. Esto ha tenido y tiene aplicaciones científicas y prácticas como: comparaciones evolutivas. Existe un sistema acordado por vez primera en Denver (1960). Los cromosomas son fotografiados. la identificación de mutaciones como en el caso de los síndromes humanos. posición del centrómero. aplicación taxonómica. 63 . es una estructura imprescindible del núcleo que aparece y desaparece durante la reproducción de la mayoría de las células. ESTRUCTURAS CELULARES Y SUS PRINCIPALES FUNCIONES 64 . En la actualidad se sabe que los nucleolos se originan a partir del organizador nucleolar el que se observa en el nucleolo integrado como un corpúsculo generalmente adherido a la superficie. ya se ha mencionado la presencia de vacuolas nucleolares que generalmente contienen agua y solutos (tal vez ARN y proteínas). el par 23 es HETEROLOGO (DIFERENTE) Nucleolo El o los nucleolos son organoides de células eucariontes. Durante la reproducción celular interviene en su formación los cromosomas que poseen al organizador nucleolar.En el Cariotipo humano normal masculino. El nucleolo participa en la síntesis de los ribosomas. formados por condensaciones de ARN y con algunas excepciones. regula el paso selectivo de productos. porque en ellas se realiza la respiración aerobia en presencia de O2 y se forman moléculas de ATP. transmiten las características hereditarias mediante los genes que los integran. activa. Ribosomas Aparato de Golgi Formados por el ARN. PRINCIPALES FUNCIONES La membrana celular limita y protege a la célula. que es la base de la vida en la tierra. Son las estructuras donde se realiza la síntesis de proteínas celulares. se localizan en el retículo endoplásmico rugoso y citoplasma. El retículo endoplásmico comunica a toda la célula. Fabrican alimentos mediante la fotosíntesis. Sintetiza y secreta algunos carbohidratos. exclusivas de plantas y algas. Sus sacos membranosos pueden formar lisosomas. “Empaqueta” proteínas. son numerosos. es el medio de transporte intracelular. desechos. formado por uno o dos centríolos. Se localiza cercano al núcleo. Liberadoras de energía. Estructuras complejas.ORGANOIDES CELULARES Unidad de membrana (membranas celulares) PRINCIPALES CARACTERISTICAS Permeable. Limitadas por doble membrana. Los flagelos son escasos y largos. Contienen clorofila. reservas. Cromosomas 65 . pequeños y redondeados. Sirven para almacenar alimentos. Estrecha comunicación con retículo endoplásmico. Digieren o desintegran a los alimentos y partículas intracelulares de desecho fusionándose con las vacuolas o vesículas que los contienen. Desempeña funciones de almacenamiento y secreción. Contienen enzimas respiratorias. Organoides nucleares de forma. Contiene a la cromatina o a los cromosomas. ACTIVIDADES Cilios y flagelos impulsan a las células en los medios líquidos o forman corrientes que atraen alimentos. número y tamaño constantes en cada especie. Forma. son numerosos y cortos como pequeñas pestañas. agua. Su membrana doble forma parte de la unidad de membrana. Por estar formados por ADN. Lisosomas Se originan del aparato de Golgi Contienen enzimas digestivas. fosfolípidos y algunos carbohidratos. formada por capas de moléculas de proteínas. Estructura fundamental. formado por sacos membranosos. Interviene en la mitosis. tamaño y número variables. Controla las funciones celulares. Mitocondrias Cloroplastos Centrosoma Vacuolas o vesículas Cilios y flagelos Núcleo Los cilios rodean a la célula. etc. Espacios citoplásmicos limitados por una membrana. Conteste correctamente que es el citoplasma 6....Conteste correctamente que es el centrosoma 9..¿Quien es considerado como el descubridor de la célula? 2.-Mencione los tres postulados de la teoría celular.Conteste correctamente que son las vacuolas 8.. 3. 1.Mencione correctamente las dos clases de células 5.-Conteste correctamente que son las mitocondrias 10.-Conteste correctamente que son las cromátidas 66 ..Conteste correctamente que son los lisosomas 7.I..-INSTRUCCIONES: CONTESTE CORRECTAMENTE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS. 4.Mencione correctamente el concepto de célula. contienen menos información genética en una estructura llamada nucleoide. A) Marcelo Malpighi B) Felix Dujardin C) Robert Brown D) Ninguna 2. su función es la de proteger al cuerpo contra invasiones extrañas. las bacterias constituyen colonias de forma y color variado.-Estos organoides son exclusivos de los vegetales. A) Células procariontes B) Células eucariontes C) Citoplasma D) Núcleo 4. A) Ribosomas y polirribosomas B) Nucleoproteínas C) Citoplasma D) Ninguna 9. existen en todas las células (procariontes y eucariontes). A) Bacterias B) Bacilos C) Especies D) Ninguna 8. A) Los glóbulos blancos o leucocitos B) Los glóbulos rojos C) Los órganos D) Ninguna 7. Descubrió los capilares y los vasos sanguíneos.II. A) Cromosomas B) Membrana C) Organelo D) Ninguna UNIDAD III 67 . lo cual le permitió comprender la circulación de la sangre.-Son más grandes y más complejas estructural y funcionalmente que las células procariontes.-Tienen núcleo y son de mayor tamaño que los glóbulos rojos. A) El tejido muscular B) Los glóbulos rojos o eritrocitos C) Células y minerales D) Ninguna 6. cantidad y color esto último debido al tipo de pigmento que contengan características de flores y frutos A) Mitocondrias B) Plastos o plastidios C) Núcleo D) Ninguna 10. fue el primero en utilizar el microscopio en medicina.-Constituyen el tipo celular más simple.-Son organoides nucleares de ultraestructura compleja.-INSTRUCCIONES: SUBRAYE LA RESPUESTA CORRECTA DE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS.-Es un tejido vivo compuesto de células y minerales A) Los órganos B) El hueso C) Glóbulos D) Ninguna 5. 1. cuando están maduros carecen de núcleo. que sólo pueden identificarse durante la reproducción celular (mitosis y meiosis). pues contienen hemoglobina en su interior que es la que transporta el oxigeno de los pulmones a todas partes del cuerpo. tamaño.-Son los más numerosos. también fue el primero en ver y describir glóbulos rojos.-Son organoides granulares formados por ribonucleoproteínas. presentan gran variedad de forma.-Físico italiano. A) Las células B) Células eucariontes C) Células procariontes D) Ninguna 3.-Son organismos unicelulares pequeños que en promedio miden de 1 a 5 micras. FISIOLOGIA CELULAR La célula presenta una serie de características que la diferencian por completo de la materia inanimada. la participación de coenzimas (pequeñas moléculas orgánicas) también influye en las reacciones metabólicas. reparar alguna estructura. el metabolismo es la de mayor importancia. como los organismos unicelulares como los complejos organismos multicelulares. mantenerse y. Tradicionalmente a estas reacciones. 68 . Por su naturaleza el metabolismo está muy influido por las condiciones ambientales prevalecientes en el momento que ocurren. En ocasiones sucede que los productos intermedios de cualquiera de estas etapas intervienen en reacciones de la otra etapa. Así mismo la actividad enzimática influye notablemente en las reacciones metabólicas. pues muchas reacciones químicas dependen de ciertos factores como temperatura y PH. Así mismo. ya que cualquier función de la célula (movimiento. estas se efectúan constantemente y pueden estar íntimamente relacionadas o actuar por separado. pues estas coenzimas intervienen en reacciones de suma importancia como las de oxidorreducción. El metabolismo ha sido estudiado desde dos puntos de vista: bioquímico y fisiológico. Es necesario considerar que para llevarse a cabo el anabolismo se requiere de un gasto energético. así como las etapas que lo integran. de ser necesario. así como la participación de las enzimas en las distintas rutas metabólicas y los procesos involucrados en aspectos energéticos. así como la participación de organelos. ya que las enzimas son catalizadores biológicos y por ello tienen la capacidad de modificar la velocidad de un gran número de reacciones químicas que tienen lugar dentro de la célula aunada a la actividad de las enzimas.-Liberan materiales y energía los cuales permiten a la célula crecer. El bioquímico analiza como se encuentran constituidas las moléculas orgánicas e inorgánicas que intervienen en el metabolismo. Todo ser vivo lleva a cabo una serie de reacciones químicas mediante las cuales obtiene la energía necesaria para realizar sus funciones y mantener su estructura. El metabolismo proporciona la energía necesaria para el funcionamiento de cualquier ser vivo desde su nacimiento hasta su estado adulto.) requiere energía para llevarse a cabo. quimiosíntesis y respiración. se consideran las funciones de la célula involucradas en el metabolismo. comparten una característica fundamental para la vida. así como las transformaciones que siguen en su interior los diversos compuestos orgánicos. la energía resulte primordial. se les ha dividido en: Las reacciones metabólicas. Quizá de los productos liberados durante el metabolismo. se deben destacar los mecanismos por los cuales la célula adquiere los insumos necesarios para llevar a cabo su funcionamiento. Precisamente para liberar la energía contenida en las moléculas alimenticias. hormonas y otros metabolitos que intervienen en este proceso. que con excepción del ADN. Resulta de gran interés analizar las principales características de dos procesos muy complejos y vitales para la célula: La respiración y la fotosíntesis. por lo cual le deben anteceder reacciones catabólicas que liberen precisamente la energía necesaria. como fotosíntesis. En el punto de vista fisiológico. METABOLISMO CELULAR Armonía funcional de la célula Podemos considerar al metabolismo celular como la suma de reacciones principalmente químicas. El metabolismo comprende dos etapas: anabolismo y catabolismo. reproducción. se lleva a cabo una serie de reacciones de oxidorreducción en el interior de la célula. Así. etc. ya que involucra todo el conjunto de transformaciones químicas que se llevan a cabo en el interior de la célula. Por esta razón es necesario conocer en que consiste el metabolismo. Entre estas características. También es necesario conocer los mecanismos mediante los cuales la célula elimina todos aquellos materiales que ya no son de utilidad y que deben de ser expulsados hacia el exterior. realizan los demás componentes celulares que están en continuo cambio y participan en diferentes reacciones químicas catalizadas por los enzimas. Dichas reacciones anabólicas tienen como finalidad asimilar tanto materiales como energía. un ejemplo de un conjunto de reacciones anabólicas corresponde a la fotosíntesis.El metabolismo proporciona la energía necesaria para el funcionamiento de cualquier ser vivo. Al finalizar las reacciones anabólicas la energía y los nuevos materiales formados son almacenados. las reacciones anabólicas requieren un consumo de energía. para su mantenimiento y renovación. desde su nacimiento hasta su estado adulto. (Ver esquema) 69 . cuyos productos finales son glucosa (con gran cantidad de energía) y oxígeno. Anabolismo = Formación de moléculas complejas a partir de moléculas simples Metabolismo Catabolismo = Descomposición de moléculas complejas a moléculas simples El anabolismo comprende el conjunto de reacciones químicas destinadas a sintetizar moléculas complejas a partir de moléculas simples. que posteriormente son aprovechados por las células. Durante su desarrollo. Se representan algunas reacciones anabólicas. durante esta . Se representan algunas reacciones catabólicas. y por almacenar energía. las cuales se caracterizan por descomponer las moléculas complejas en moléculas simples y liberar energía. las cuales se sintetizan a partir de la unión de varias moléculas de aminoácidos. Otras moléculas formadas a partir de reacciones anabólicas son las proteínas. El catabolismo comprende un conjunto de reacciones químicas a través de las cuales las 70 moléculas nutritivas son descompuestas a moléculas cada vez más sencillas. las cuales se caracterizan por sintetizar moléculas complejas a partir de moléculas simples. Otro ejemplo está representado por las grasas. cuyas moléculas se forman por la unión de ácidos grasos y glicerina. Las reacciones catabólicas participan tanto en la digestión como en la respiración. para iniciarse. NUTRICION Para mantenerse. se producen carbohidratos y se libera oxígeno) HETEROTROFA (Los organismos tienen que alimentos ya elaborados) tomar 71 . es decir. Sin embargo. las proteínas. algunos de estos productos son utilizados inmediatamente en reacciones anabólicas. Precisamente a través del metabolismo basal se llevan a cabo las transformaciones químicas mediante las cuales se libera la energía necesaria para que una célula pueda efectuar sus funciones vitales. la cual requiere. por ejemplo. De esta manera. para realizar sus funciones. una célula para mantenerse lleva a cabo la respiración. requiere un gasto de energía. los cuales se hidrolizan hasta convertirse en monosacáridos (azúcares simples). las cuales al momento de la respiración sufren una oxidación y liberan la energía química almacenada a sus enlaces. cuando la célula requiere tanto materiales estructurales como energía. es aportada por las moléculas alimenticias. a partir de bióxido de carbono y agua en presencia de luz solar y clorofila. recurre a sus moléculas asimiladas o a las moléculas recién ingeridas para iniciar una degradación de las mismas con la participación de enzimas y coenzimas y obtener con ello la liberación de moléculas simples y solubles. el solo hecho de mantener las funciones vitales requiere un gasto de energía. La célula. al hidrolizarse liberan moléculas de glicerina y ácidos grasos. necesita energía.descomposición se lleva a cabo una liberación continua de energía. Algunas moléculas que experimentan reacciones catabólicas son: los polisacáridos (carbohidratos complejos). al descomponerse dan lugar a moléculas de aminoácidos. las grasas. El gasto de energía por una célula varía dependiendo de la actividad realizada. las células necesitan continuamente energía y otros materiales. Así. para obtenerlos. cada célula necesita nutrirse. así como de una gran cantidad de energía que le permita continuar sus funciones. QUIMIOSINTESIS (Es el proceso a través del cual se oxidan compuestos inorgánicos para liberar energía) producen sus A UTOTROFA (Los organismos alimentos) NUTRICION FOTOSINTESIS (Es el proceso en el cual. sin realizar ninguna función extraordinaria. es decir. a partir de ellas se liberan moléculas simples: agua y gran cantidad de energía. mayor energía es requerida. la célula puede disponer de ella para su funcionamiento. para llevarse a cabo. entre más actividad tenga una célula. Para cuantificar el metabolismo basal es necesario que el organismo en estudio permanezca en reposo absoluto por determinado tiempo a una temperatura aproximada de 20 grados centígrados para no alterar el funcionamiento normal. un gasto de energía. ingerir materiales nutritivos a partir de los cuales obtenga los elementos que necesita y la energía que le permita realizar sus funciones normales. La síntesis de proteínas es otra función que. los hongos. necesitan tomarlos ya elaborados presentan una nutrición heterótrofa. La nutrición por quimiosíntesis se caracteriza por la obtención de energía a partir de la oxidación de compuestos inorgánicos. La nutrición autótrofa la llevan a cabo los vegetales. agua y sales minerales. los protofitos y las algas unicelulares. las cuales utilizan parte de la energía liberada por la oxidación de compuestos nitrogenados para sintetizar su alimento. estos organismos son capaces de sintetizar sus propios alimentos a partir de moléculas inorgánicas y una fuente de energía representada. y para otros. Otros organismos solo tienen capacidad para absorber sustancias nutritivas a través de sus células. por la luz solar. por lo que se establecen en lugares donde hay materia orgánica en descomposición o productos de desecho de otros organismos (por ejemplo Hongos). por las reacciones de descomposición de compuestos inorgánicos. A través de esta nutrición. a partir de este proceso captan energía que utilizan para la producción de sus alimentos. agua y sales. protozoarios ingieren sustancias sólidas y mediante la digestión obtienen y absorben moléculas simples. La fotosíntesis es una función sumamente importante. los protozoarios y algunas bacterias.Según la forma de obtener los materiales nutritivos. precisamente a partir de estas últimas obtienen su energía y es aquí donde se nota la especificidad de los organismos por ciertos compuestos. bacterias del nitrato las cuales oxidan nitritos para formar nitratos. y por esta razón. Los organismos capaces de producir sus propios alimentos presentan una nutrición autótrofa. Un aspecto importante de este tipo de nutrición es la especificidad de compuestos inorgánicos para cada grupo de organismos. estas bacterias oxidan sales ferrosas en compuestos férricos. algunas bacterias. Las bacterias sulfurosas oxidan el azufre para obtener la energía necesaria para sintetizar sus alimentos por una oxidación de ácido sulfúrico producen sulfato. En general los organismos que se nutren a través de quimiosíntesis utilizan bióxido de carbono. Precisamente por esta última característica la nutrición autótrofa puede ser de dos tipos: a través de fotosíntesis o a través de quimiosíntesis. los organismos se ubican en dos categorías cada una representa un tipo de nutrición. con desprendimiento de oxigeno Para la realización de la fotosíntesis es necesaria la acción conjunta de los siguientes factores indispensables: presencia de la luz solar. La aparición de esta función en nuestro planeta fue todo un suceso que tuvo profundas repercusiones en la evolución de los seres vivos. que tal vez de ella dependa la vida de nuestro planeta. es decir. dichos organismos no tienen la capacidad de sintetizar sus alimentos. tanto. por ello. su energía la obtienen de compuestos orgánicos. los organismos que no tienen la capacidad de producir sus alimentos y. los obtienen de los organismos autótrofos o de materia orgánica en descomposición. La nutrición heterótrofa la realizan los animales. carnívoros. FOTOSINTESIS Es la función mediante la cual las células vegetales autótrofas fabrican sus alimentos en presencia de la luz con liberación de oxigeno molecular. por ejemplo las bacterias del nitrito oxidan amoniaco para formar nitritos. de acuerdo a su especificidad se pueden dividir en bacterias nitrificantes. si no que porque además es la fuente proveedora del oxigeno necesario para nuestra existencia. bióxido de carbono. tal vez iniciados por organismos procariontes del tipo de las algas cianofíceas actuales. cada grupo de bacterias presenta un conjunto de enzimas específicas para degradar solo ciertos compuestos inorgánicos. Algunos organismos por ejemplo animales herbívoros. ya que atrapa la energía luminosa para convertirla en energía química (alimentos). Es probable que este proceso se haya desarrollado en la Tierra desde hace unos 2000 mil millones de años. 72 clorofila y una temperatura adecuada. otra parte de esta energía es liberada. estos compuestos también actúan como donadores de electrones. para algunos organismos. La nutrición heterótrofa se lleva a cabo de varias formas. . no solo por lo que se refiere a la fabricación de alimentos para todos los organismos. Las bacterias son organismos quimiosinteticos que. otras bacterias ferrosas tienen la capacidad de oxidar compuestos de manganeso. Las bacterias ferrosas participan en la oxidación del fierro y. pues si se incrementa su cantidad la planta adquiere mayor desarrollo.) donde se establece un ciclo que mantiene más o menos constante su proporción. o sea la luz blanca que esta formada por la luz de siete colores distintos. se puede considerar al Co2 como un factor limitante de la fotosíntesis. penetrando a está en forma selectiva a través de su membrana. El agua y las sales minerales son adquiridas del medio donde habite la célula. como: xantofilas (amarillas) y carotenos (rojizos) que son tonos comunes de muchas plantas. ríos. La luz es la fuente de energía emitida por los fotones y atrapada por la clorofila indispensable para la realización del proceso fotosintético. comúnmente actúa combinando su acción con el Co2.Luz solar: de todas las radiaciones solares solo se utilizan en la fotosíntesis las que forman el espectro visible. O. N y un átomo activo de Mg. lagos. de las que la clorofila A es mucho más abundante (de tonos verde-azulados). sobre todo en la atmósfera por que el Co2 utilizado en la fotosíntesis es recuperado por la respiración y por algunas exhalaciones volcánicas. se encuentra disuelto en el agua y por lo tanto la función fotosintética es mucho más intensa que la terrestre. Temperatura. existen varios tipos de clorofila pero las más importantes para la fotosíntesis son las clorofilas A y B. en general la temperatura ideal es aproximadamente de 30° C y a temperaturas extremas el proceso se suspende. generalmente mediante transporte pasivo y activo (principalmente por fenómenos de difusión y ósmosis). Transformación de la energía luminosa en energía química mediante la fotosíntesis 73 . en cambio la luz verde es rechazada. H. Las clorofilas se encuentran siempre asociadas a otros pigmentos. Se ha tratado de simplificar al máximo la exposición de la fotosíntesis. para su comprensión se ha dividido en dos etapas o fases: la fase luminosa y la fase oscura. etc. En el medio acuático la concentración de Co2 es considerablemente mayor. Bióxido de carbono: proviene de la atmósfera y del agua (mares. la clorofila B solo representa la cuarta parte del total de clorofilas y da tonos verde-amarillentos. La clorofila es un compuesto formado por C. debido a que la temperatura interviene en la acción de las enzimas fotosintéticas. determinados por sus respectivas longitudes de onda. Clorofila: es el pigmento verde que contienen los cloroplastos que transforma la energía luminosa en energía química. de estos solo los rayos naranja y partes de los rojos intervienen intensamente en el proceso fotosintético. esta energía se fija al electrón que se encuentra más a la periferia en la molécula de clorofila. a su vez. que más tarde se une a un adenosín difosfato (ADP) para formar adenosín trifosfato (ATP). el electrón desprendido que ahora es de alta energía. al recibir esta dosis extra de energía. por lo tanto en cada uno de estos ciclos se realiza la formación de 2 ATP. el que pasa a ser un fósforo de alta energía (P-). éstas se efectúan en dos procesos: la etapa cíclica o de fosforilación fotosintética y la etapa acíclica.FOTOSINTESIS Fase luminosa Fase obscura (Substs. Al quedar como un electrón normal se reincorpora a la molécula de clorofila y de este modo la molécula de clorofila vuelve a quedar lista para reiniciar otro ciclo. en que se ha dividido a la fotosíntesis para su estudio Fase luminosa Comprende las reacciones fotosintéticas que se realizan mediante la intervención directa e inmediata de la luz. pasa a ser un electrón de alta energía. Fase de fosforilación Acíclica o fotólisis 74 . La energía liberada durante el paso del electrón por los aceptores no se pierde sino que es fijada a un fósforo inorgánico. Etapa cíclica Fosforilación fotosintética Se inicia cuando la clorofila capta la energía luminosa emitida en forma de fotones (en los grana o granum de los cloroplastos). Orgánicos) Cíclica (ATP) Aciclica (O2 – H2O) Fases o etapas. pasa a una cadena de aceptores previa conversión de energía luminosa extra que había recibido en energía química. lo que provoca que cambie su posición a una órbita más periférica y se desprenda de la molécula de clorofila que de este modo queda incompleta y excitada (+). lo que sucede al pasar este electrón de un aceptor a otro en dos diferentes momentos. con los que se forman 2 H2O + O2. por lo pronto el electrón proveniente de la clorofila A. Simplificación de las fases luminosa y oscura de la fotosíntesis. en ésta etapa de la fotosíntesis interviene en CO2 atmosférico. por la adquisición extra de energía proveniente de la luz solar. éste le permite adicionarse a un ADP. ahí se encuentra en forma constante el difosfato de ribulosa. de la unión de estas dos sustancias se forma un compuesto de 6C. que es altamente inestable. que de igual manera que el electrón anterior se fija a una molécula de Ferredoxina.(que resultó de la hidrólisis del agua) quedando la molécula de la clorofila B completa y un simple OH. por lo que al llegar a este paso nos resultan cuatro OH. De éste modo el electrón de la clorofila B. este electrón sale y se une al H+ que resultó de la previa disociación de la molécula de agua (H20) o hidrólisis. se activa una molécula de clorofila B por el mismo procedimiento. La Clorofila B que está incompleta. la que así recupera su estado normal. recupera su electrón del radical OH. lo que permite que se rompa en dos moléculas de 3C cada una de un compuesto llamado ácido fosfoglicérico o PGA. Al mismo tiempo que se fija energía luminosa a una molécula de clorofila A. el agua pasa a formar parte de la célula. Fase Oscura o Termoquímica También se conoce como etapa de las reacciones termoquímicas de Calvin. está en condiciones de unirse a la clorofila A incompleta. continuando su desplazamiento a través de una cadena de aceptores de electrones. no puede regresar a la molécula de clorofila A a la que pertenece. y también ésta termina por desprender su electrón de alta energía. lo que consigue al ceder su energía a un fósforo inorgánico (P). de la asociación del electrón de alta energía y el protón del H (del agua) se forma un hidrogeno completo que es fijado a un receptor de electrones que es el dinucleótido de niacina adenina fosfato o NADP éste. que es un azúcar de 5C. sólo que para poder unirse a ella tendrá que desprenderse de la energía extra que trae consigo. la que se realizó sin necesidad de energía. que se transporta en un ATP. pasa a su estado reducido que es el NADPH2. que se desprende de esta clorofila. el que llega al estroma del cloroplasto.Esta etapa se caracteriza por la hidrólisis del agua (que lo hace en H+ y OH-) con desprendimiento de 02. Todo el proceso descrito anteriormente se realiza por cuadriplicado. esta clorofila es del tipo A y el electrón de alta energía. pasa a la ferredoxina realizándose la transformación de energía luminosa en energía química. al quedan unido al NADP. por lo que esta clorofila tiene que recibir el electrón que le falta de ora fuente. esta sustancia va a intervenir en la fase oscura posteriormente. que pasa a ser fosfato de alta energía. éste 75 . que ha perdido su energía extra. hasta llegar a la molécula de clorofila incompleta A. Este proceso se inicia en el mismo punto de la fase cíclica. mientras que el O2 se desprende en forma de gas. o sea cuando la molécula de clorofila queda incompleta y excitada (+). parte de la cual se puede utilizar de inmediato. etc. o como el Flavín-adeníndinucleótido FAD. en la anaerobia no se utiliza oxígeno. la . la célula vegetal obtiene los componentes necesarios para su metabolismo. La célula utiliza éstos alimentos como “combustible” para obtener energía.) que la célula adquiere por medio de su nutrición. lo que permite que no haya desperdicio de energía. posteriormente recibe una segunda adición de fosfato con enlace de alta energía de una segunda molécula de ATP. aminoácidos. la combustión respiratoria es un proceso controlado y graduado que regulan las enzimas respiratorias. El resto del PGAL se transforma en glucosa. etc. sobre todo en la respiración celular y la otra parte es almacenada en forma de di y polisacáridos del tipo de los almidones. que este azúcar inicia una serie de reacciones al recibir la primera molécula con fosfato de alta energía que proviene de una molécula de ATP. Ésta energía es la que proviene del sol y quedó atrapada durante la fotosíntesis en forma de energía química contenida en los enlaces de diferentes componentes orgánicos que ahora serán alimentados (carbohidratos. formada cada una por tres carbonos. como el dinucleótido de niacina-adenina NAD. El PGAL. o sea que deliberan moléculas de H2. para ello cada molécula de ácido pirúvico 76 sufre la pérdida de uno de sus carbonos en forma de CO2 y queda una sustancia de 2 carbonos. Respiración Celular En la respiración celular aerobia es indispensable el oxígeno molecular. cerrándose así un ciclo que vuelve a iniciarse. Al recibir los hidrógenos. hasta formarse dos moléculas de ácido pirúvico Cada molécula de ácido pirúvico inicia un proceso intramitocondrial conocido como ciclo de Krebs. éstas no quedan libres sino que son captadas y fijadas temporalmente a sustancias que en general se engloban en el término de aceptores de hidrógenos o deshidrogenasas. pues la que no se utiliza en el metabolismo inmediato puede ser almacenada en los enlaces de nuevos compuestos. lípidos. para formar el NADPH. éstas se van a seguir transformando mediante la intervención de enzimas específicas. que es la forma común que utiliza la célula vegetal para almacenar la glucosa. el ácido fosfoglicérido. Respiración Celular Aerobia Se realiza en presencia de oxígeno y es el tipo de respiración que efectúa la mayoría de los seres vivos. esto la hace dividirse en dos moléculas de gliceraldehido.recibe los hidrógenos que resultaron de la hidrólisis realizada en la fase luminosa y que estaban unidos al NADP. también puede ser transformado hasta grasas y proteínas y de ésta forma. Existen sustancias que contienen una gran cantidad de energía como el ATP (Adenosintrifosfato) que es el principal recurso que utiliza la célula para almacenar energía que forma a expensas del adenosin difosfato o ADP: ADP + P + Energía ATP Por otra parte. se transforma en un azúcar sencillo que es el Fosfogliceraldehido o PGAL por medio de varias reacciones parte de este compuesto restituye al difosfato de rigurosa inicial que se encuentra en el estroma del cloroplasto. La respiración celular aerobia se inicia principalmente a partir de la glucosa (pero en casos de carencia la célula utiliza cualquier componente orgánico del citoplasma) que es un monosacárido de seis carbonos (C6H12O6). ciclo del ácido cítrico o ciclo del ácido tricarboxílico. durante la respiración suceden fenómenos de deshidrogenación. pero a diferencia de una combustión común (incontrolada). RESPIRACION CELULAR La respiración es el proceso por medio del cual mediante reacciones de óxido-reducción. la célula es capaz de liberar energía. La secuencia de estos transportadores es la siguiente: Los hidrógenos son recibidos por el NAD (dinucleótido de niacina-adenina) que los cede a las flavinas y de éstas pasan a los diferentes citocromos.que se combina de inmediato con la coenzima A para formar la acetil coenzima A. para formar ATP. cuando se presentan condiciones de anaerobiosis efectúan respiración anaerobia para tener su energía. estos transportadores de electrones son de diferente naturaleza. Al penetrar la acetil coenzima A a la mitocondria. queda atrapada la energía que deriva de la respiración aerobia. sistema transportador de electrones o fosforilación oxidativa. parte de los hidrógenos de los compuestos orgánicos son desplazados hasta llegar a su aceptor final que es el O2. sin embargo. hidrógeno. Dentro de la respiración anaerobia se presentan dos procesos de gran interés para el metabolismo: la fermentación y la glucólisis. sustancia integrada por 4 carbonos. otras células pueden desarrollarla durante cortos periodos de tiempo. Los productos de este 77 . por ser un ciclo. aproximadamente. Este recorrido lo realiza cada molécula de ácido pirúvico. que es la sustancia que penetra a la matriz mitocondrial. liberando así electrones. Al ir realizando las parejas de hidrógenos el recorrido anterior. quienes finalmente lo ceden al O2 para formar agua. pero sólo se libera parte de la energía química almacenada en sus enlaces. del contenido de energía almacenado en los enlaces de las moléculas de alimentos. pero todos presentan un grupo activo que es el que recibe al hidrógeno. que de esta manera queda lista para reiniciar un nuevo ciclo de krebs. ADP + P + Energía ATP Respiración Celular Anaerobia Es la respiración que se realiza en ausencia de oxígeno atmosférico se denomina respiración anaerobia. en determinado momento la degradación se detiene y se efectúa la síntesis de moléculas complejas. En el recorrido total de cada pareja de hidrógeno se realiza la formación de 3 moléculas de ATP. que después de sufrir algunas transformaciones más vuelve a formar la molécula de ácido oxaloacético. se une a un sustrato constante en ella que es el ácido oxaloacético. van descendiendo en forma progresiva pequeñas cantidades de energía que va a ser recibida por el ADP. en los enlaces de alta energía del ATP. Esta energía se obtiene de las reacciones. Independientemente al ciclo de krebs. además presenta aceptores de hidrógeno distintos al oxígeno. se realizan las últimas reacciones de la respiración aerobia. bióxido de carbono y energía. éste sufre múltiples transformaciones formando sustancias que intervienen en forma progresiva hasta 2 CO2. conocidas como cadena respiratoria. por lo que se llevan a cabo 2 ciclos de krebs por cada molécula de glucosa que inicia el proceso de la respiración aerobia. Ciclo de Krebs En términos generales es un conjunto de reacciones de degradación. pues una buena parte aún se conserva en ellos. Este tipo de respiración la llevan a cabo las bacterias. Cadena Respiratoria Mediante las reacciones de esta cadena respiratoria. restaurándose una sustancia de 4C. los que únicamente pueden recibir a uno de los hidrógenos. La fermentación es un tipo de respiración anaerobia que comprende el desdoblamiento enzimático de las moléculas de carbohidratos. Sin embargo. a través del cual las moléculas complejas se van descomponiendo en moléculas más sencillas. a través de las cuales. las cuales entran nuevamente al ciclo. para posteriormente ser utilizada en el resto de las funciones del metabolismo celular. formándose como primer producto el ácido cítrico de 6C. por lo que se necesita la intervención simultánea de dos citocromos tipo B-C y A. Durante su travesía estos hidrógenos son captados en forma ordenada por diversas sustancias transportadoras o aceptoras de hidrógeno. pues sólo libera la vigésima parte. Este proceso se caracteriza por ser menos eficaz que la respiración aerobia. a partir de él. La fermentación alcohólica la llevan a cabo las levaduras. se realiza en condiciones de anaerobiosis. La glucólisis es un proceso que da como resultado la formación de moléculas de tres átomos de carbono (ácido pirúvico). Durante la glucólisis hay liberación de átomos de hidrógeno. las cuales se forman a partir de ADP y Pi. una fermentación. en este caso los productos finales están representados por el ácido acético y poca liberación de energía. la fermentación la realizan algunas bacterias y otros microorganismos. 78 . sus productos finales están representados por ácido láctico y bajo desprendimiento de energía. Otro grupo de bacterias tiene la capacidad de actuar sobre alcohol etílico y efectuar. ácido acético y ácido láctico. Otro grupo de bacterias efectúa la fermentación sobre glucosa. la energía necesaria para formar el ATP es liberada precisamente durante la deshidrogenación (perdida de hidrógenos de la molécula original). la glucólisis da como resultado la formación de moléculas de ATP. Es un proceso de respiración anaerobia a partir del cual la molécula de glucosa se degrada hasta dar lugar a moléculas simples de tres átomos de carbono y liberación de una pequeña cantidad de energía. La glucólisis es el proceso de degradación de la glucosa en ausencia de oxígeno atmosférico. En ocasiones se pueden presentar oxígeno atmosférico y entonces se lleva a cabo una oxidación del alcohol produciendo así bióxido de carbono y agua. lo cual significa que también se libera energía en estas reacciones de oxidación. Además de la formación de ácido pirúvico. La respiración a nivel interno se realiza en el interior de la célula.proceso son por lo general alcoholes. a partir de la energía liberada de la degradación de los azúcares se produce el alcohol y bióxido de carbono. En organismos unicelulares. En animales 79 con nivel de organización mayor. en organismos unicelulares los productos de desecho se acumulan en una vacuola que se dirige hacia la membrana celular. sobre todo a través de la membrana plasmática. todos estos productos son expulsados fuera de la célula. hormonas. También es verdad que. En células que son parte de organismos pluricelulares y en organismos unicelulares la excreción de productos de desecho se realiza. el ejemplo más claro lo tenemos con los productos de desecho de la respiración y la fotosíntesis. Sin embargo. Vale hacer la aclaración que existen otros productos que algunas células expulsan también pero no son desechos. la excreción se realiza principalmente por medio de las vacuolas contráctiles. a partir de éstas. así por ejemplo. A través de la digestión y de la respiración se efectúa la degradación de moléculas complejas a moléculas simples y la consecuente liberación de energía. etc. como protozoarios de agua dulce. los productos de desechos expulsados por cada célula son concentrados en una parte del organismo y salen al exterior por corrientes de agua. EXCRESION CELULAR El término excreción comúnmente es utilizado para referirse a la eliminación de productos de desecho. los cuales adquiere a través de los alimentos que ingiere periódicamente.Principales reacciones que ocurren durante la glucólisis. leche. sin que esto impida la difusión de productos de desecho través de la membrana celular. lo que es productos de desecho para unas células. en algunos casos. los productos de desecho de las células pasan al torrente . la célula requiere energía y otros materiales. las que básicamente eliminan agua que así mismo puede contener algunos solutos. La excreción de los materiales de desecho de la célula se lleva a cabo de diversas formas. se tratará de productos de secreción. según el tipo de célula y de acuerdo a la complejidad del organismo. son liberados productos de desecho y materiales que no fueron digeridos. sino que fueron específicamente sintetizados para ser utilizados posteriormente (como la saliva. por lo que es necesario eliminarlos mediante la excreción. además de materiales y energía útiles. es decir: El CO2 eliminado por las células durante la respiración es un producto indispensable para el proceso fotosintético. Estas moléculas experimentan en la célula una serie de transformaciones químicas. En animales con organización tisular. así.) en este caso. son productos útiles para otras. Para mantener su estructura y realizar sus funciones. se liberan diversos compuestos y energía útil para la célula. que resultan como consecuencias de las reacciones del metabolismo celular. así como el O2 que se elimina durante la fotosíntesis es de vital importancia para que se realice la respiración aerobia. a través de ella los elimina hacia el medio externo por difusión. minerales. los pocos compuestos de desecho son expulsados por simple difusión.sanguíneo para ser expulsados por el sistema urinario. no hay un sistema de excreción bien desarrollado. Exocitosis La célula realiza la excreción a través de la membrana celular. sin participación de células reproductoras. cada una de estas células aporta cierta información genética al nuevo individuo. La esporulación se caracteriza por la formación de esporas. Durante este proceso sólo se lleva a cabo la mitosis. La reproducción puede efectuarse a través de dos mecanismo. En los vegetales. algunas eliminan sus desechos en forma líquida y otras en forma sólida. Como en la reproducción asexual no hay participación de células reproductoras o gametos. el primero se lleva a cabo por un individuo único. La reproducción asexual se desarrolla mediante diversos mecanismos. se lleva a cabo mediante la formación de células capaces de desarrollarse en condiciones favorables y dar lugar a nuevos individuos. así como otros materiales que sólo fueron parcialmente metabolizados. Es a través de la transmisión de información genética por los ácidos nucleicos que transmiten los caracteres de una generación a otra. Las esporas presentan capas protectoras 80 muy resistentes para tolerar las condiciones ambientales adversas. pues requiere de la participación de dos células especializadas. . en organismos unicelulares y multicelulares. La gemación tiene lugar cuando una parte del individuo progenitor crece por divisiones celulares hasta formar un apéndice que en determinado momento origina otro individuo. este tipo de reproducción se denomina sexual. CRECIMIENTO Y REPRODUCCION COMO FLUJO DE INFORMACION GENETICA (MITOSIS Y MEIOSIS) Una de las características de mayor importancia de los seres vivos es la reproducción. por este motivo simultáneamente pueden formarse muchos descendientes en un periodo de tiempo corto. esta forma de reproducción se presenta en la hydra. ya que las células expulsan pocos materiales de desecho. La regeneración se da cuando una porción del organismo progenitor separada artificialmente es capaz de originar un nuevo individuo. la mayor parte de estos productos son utilizados en la síntesis de nuevos compuestos o bien son almacenados. El otro tipo de reproducción es más complejo. esta forma de reproducción se presenta en la estrella de mar. sales. por ejemplo. el gameto femenino y el gameto masculino. a través de las hojas se elimina amoniaco y a través de las raíces se eliminan sales nitrogenadas. este tipo de reproducción se denomina asexual. mediante este proceso se originan organismos similares a sus antecesores. así. se conoce también como agamia. este proceso es muy común en los vegetales. La composición química de los productos de excreción varía según la célula. lípidos y proteínas). el agua (provenientes de la degradación de carbohidratos. Entre los productos de desecho predominan el bióxido de carbono. el amoniaco (proveniente de las proteínas). existiendo varias formas de ella. El ciclo celular está integrado por dos periodos. tales como protozoarios y bacterias. siguiente. uno de interfase o de no división y otro de división. Este ciclo comprende la duplicación de los elementos de la célula. aunque los dos procesos se encuentran perfectamente sincronizados. Un gran número de organismos se propaga a través de la reproducción sexual. continuos. Algunos científicos tratan de explicar las causas que obligan a la célula a reproducirse. Considerando ahora el proceso de reproducción con respecto a la célula. el individuo descendiente presenta caracteres de ambos progenitores. Estas células se forman en unas glándulas especializadas llamadas gametos. etc. estado fisiológico. ya que puede durar desde unos minutos hasta 30 horas y más.Una forma muy simple de reproducción asexual es la fisión. la nueva célula inicia una etapa de crecimiento. Este tipo de reproducción es de gran importancia pues a través de él se lleva a cabo una recombinación de material genético. la mayoría se inclina a pensar que es el aumento de tamaño el que ocasiona un desequilibrio entre el volumen del material celular que aumenta considerablemente. denominada de síntesis (S). lo que dependerá de varias circunstancias como: tipo de célula. Este fenómeno se conoce como hermafroditismo. los gametos son elaborados por individuos de sexo opuesto (masculino forma espermatozoides y femenino forma óvulos). durante la cual la célula madre se divide en dos células hijas. 81 . ésta es característica de organismos unicelulares. sin embargo. pues sólo interviene el gameto femenino. ésta consiste en una división de la célula madre en dos células hijas. el hecho de ser una célula especializada en la reproducción lo diferencia de la reproducción asexual. por lo cual los gametos sólo contienen la mitad de los cromosomas de la especie. se presentan casos especiales en donde un solo individuo presenta ambos sexos. Por ejemplo. iniciando con ello otro ciclo celular para cada una de las nuevas células. REPRODUCCION CELULAR POR MITOSIS O CARIOCINESIS Es el proceso que comprende una serie ordenada de eventos que tiene como resultado la división de una célula en dos más pequeñas. Por esta causa hay discrepancias en considerarlo como un proceso de reproducción sexual o asexual. se inicia la división mitótica. La duración de la mitosis es muy variable. llamada fase M. tan largo como la vida de la célula. Por esto es necesario hablar del ciclo celular. En la etapa. Esta etapa se denomina G1 y corresponde al tiempo transcurrido entre la duplicación mitótica y el inicio de la duplicación del ADN. durante su formación se observa una división meiótica. semejantes entre sí. este lapso se conoce como G2. la partenogénesis se presenta en las abejas y en los pulgones. y el tamaño de las superficies de sus membranas que hace a éstas insuficientes para el adecuado intercambio de sustancias. Un caso especial de reproducción es la partenogénesis. por último. es importante analizar lo que ocurre en ella. en donde a partir de un óvulo sin fecundar se desarrolla un nuevo individuo. Otra opinión sugiere la intervención de una sustancia tipo hormona que desencadena el proceso de la cariocinesis. en consecuencia. posterior a esta duplicación se presenta una división para formar dos células hijas. bioquímico. la célula aumenta su tamaño. Este ciclo se repite en cada generación. edad. o gónadas mixtas. cada una de ellas crece y da lugar a un nuevo individuo. En la mayoría de especies con reproducción sexual. sin embargo. Una vez concluida ésta. Estas células se forman en unas glándulas especializadas llamadas gónadas. La vida de una célula se inicia luego de la división de su célula madre. durante este lapso. hay células cuyo ciclo es demasiado lago. Es importante mencionar que el tiempo de cada etapa del ciclo varía de acuerdo a las características de la célula. pero el tiempo en el que se realiza varía según el tipo de célula. En sentido estricto el término “MITOSIS” se refiere sólo a los fenómenos que se realizan en el núcleo y el término de citocinesis debe aplicarse para los cambios que se realizan en el citoplasma. se lleva a cabo la duplicación del ADN. y adquiriendo con ello la capacidad de producir ambos tipos de gametos. Una vez independiente. Esta forma de reproducción no es de tipo sexual. en este proceso intervienen células especializadas llamadas gametos. la célula requiere un tiempo de reposo para iniciar su división. rodeadas de radiaciones gelatinizadas. pero por medio del centrómero se deslizan hasta acomodarse en la parte ecuatorial del huso y formar la ”estrella madre” o “placa ecuatorial”. los cromosomas aparecen como delicados filamentos no individualizados dentro de la cavidad nuclear. El fenómeno más sobresaliente de los cambios nucleares consiste en una duplicación del material cromosómico. esta idea ha sido totalmente descartada al comprobar que es la etapa en que la célula sufre una serie de cambios importantísimos que ocurren tanto en el núcleo como en el resto de las estructuras y sistemas celulares y que consisten en una intensa actividad sintética y metabólica que preparan a la célula para una duplicación de estructuras y sistemas. metafase. por lo que se le ha dado el nombre de áster. Los centrómeros de cada pareja de cromátidas se dividen para permitir la separación de los cromosomas hijos.INTERFASE O FASE INTERMITÓTICA Se conoce como interfase o fase intermitótica a la etapa comprendida entre una y otra mitosis. Anafase: un cromosoma de cada pareja de nuevos cromosomas se desliza por medio de su centrómero para formar dos lotes idénticos de cromosomas que componen las figuras llamadas “estrellas hijas” o “placas polares”. que es la estructura por medio de la cual se ponen en contacto con las fibrillas del huso. pronto se divide el centrosoma en dos centríolos que se desplazan en sentido contrario hasta quedar en posición opuesta. la ausencia de centríolos no altera la formación del huso. En la célula animal. Simultáneamente la formación del huso y los ásteres. Entre uno y otro áster se forman unos hilillos de citoplasma más denso que darán origen al huso. Metafase: al principio de la metafase. las parejas de cromátidas se encuentran distribuidas irregularmente. con lo cual se garantiza que cada una de las células que forman a un organismo contenga exactamente el número y tipo de cromosomas que tenía la célula de la que se originaron. el hombre la ha dividido en cuatro fases o etapas que son: profase. que permitirá la formación de un doble juego de cromosomas sin que se altere la fórmula diploide de la especie. anafase y telefase Profase: en sus etapas tempranas. la membrana nuclear y el núcleo se desintegran y los cromosomas se condensan y definen hasta quedar por parejas que son las cromátidas o “cromosomas hijos”. Anteriormente se le llamó “etapa de reposo” por considerar que es un periodo de descanso celular entre una y otra reproducción. En las células vegetales. 82 . que están unidos por el centrómero. Para facilitar el estudio de la secuencia de los cambios que se presentan durante la cariocinesis o mitosis. ETAPAS DE LA MITOSIS 83 . 84 . queda un número haploide (n). o sea reduciendo el número de cromosomas exactamente a la mitad. el número de cromosomas se mantiene diploide (2n) es decir exactamente el mismo número y forma de cromosomas de la célula original. distribuidos en 23 pares.Telofase: las fibrillas del huso empiezan a desintegrarse hasta desaparecer. con lo cual al unirse en la fecundación el gameto femenino con el masculino se recupera el número diploide (2n) normal de la especie. el número normal diploide de la especie humana es de 46 cromosomas. mediante el cual se reduce el número de cromosomas exactamente a la mitad. este tipo de reproducción celular no sería conveniente para las células reproductoras o gametos. con lo que resulta que de cada célula madre diploide se originan 4 células hijas que contienen cada 85 una la mitad del número de cromosomas de la especie. se recupera el número diploide normal de la especie o sea el de 46 cromosomas. es decir. integrando a los núcleos de las células hijas que quedan formadas al dividirse también el citoplasma de la célula madre. La naturaleza ha solucionado este problema creando para los gametos un proceso de reproducción llamado meiosis. lo mismo le sucede al áster de cada extremo. LA MITOSIS MEIOSIS En la mitosis o cariocinesis. Los cromosomas que formaban las estrellas hijas vuelven a tomar el aspecto indiferenciado y se rodean de membrana nuclear. Las células que se dividen por mitosis o cariocinesis son células diploides y originan también células diploides porque el material cromosómico y citoplásmico se duplicó antes de iniciarse el proceso de división celular. sin embargo. al sufrir la meiosis sus células reproductoras dan como resultado óvulos y espermatozoides que contienen un número haploide. es decir. con lo cual al unirse mediante la fecundación el gameto femenino con el gameto masculino se recuperará el número diploide (2n) típico de la especie. contienen cada una 23 cromosomas. mediante el que se reduce el número diploide (2n) a un número haploide (n). la célula se divide dos veces sucesivas y los cromosomas sólo una vez. por ejemplo. al realizarse la fecunda ción y aportar el óvulo 23 cromosomas y el espermatozoide 23 cromosomas. . que de esa forma duplicarían el número de cromosomas al unirse. este tipo de reproducción celular no sería conveniente para las células reproductoras o gametos porque en cada generación se duplicaría el número de cromosomas hasta llegar a un número infinito con los consecuentes inconvenientes. La naturaleza ha solucionado este problema creando para los gametos un proceso especial de reproducción llamado meiosis. Por lo anterior. Durante la meiosis. es decir. Representación esquemática del entrecruzamiento cromosómico que se realiza en la Profase I. Este hecho se conoce como entrecruzamiento cromosómico o sinapsis. Los cuatro nuevos cromosomas o cromátidas se aparean. Profase I: en forma parecida a la mitosis. es decir. por lo que cada pareja anterior de cromosomas homólogos resulta ahora una tetrada. se inicia con una diferenciación de cromosomas en el núcleo.. constando cada una en general de las etapas típicas de una mitosis. Este hecho es de gran significado evolutivo. Metafase I: los cromosomas homólogos se disponen en la placa ecuatorial uno frente al otro formando a la estrella madre. de la meiosis 86 . Los cromosomas se unen al huso por medio de sus centrómeros.A la doble división celular se le conoce como primera y segunda división meióticas. Los cromosomas homólogos se disponen en la placa ecuatorial uno frente al otro formando a la estrella madre. sucede en la meiosis un fenómeno especial de extraordinaria importancia: recordemos que cada pareja de los cromosomas hijos o cromátidas está unida por el centrómero y forma una diada (dos cromosomas hijos). con lo cual los cromosomas resultantes tendrán información hereditaria de origen paterno y materno. dos cromátidas por cada uno de los anteriores cromosomas. porque multiplica las posibilidades de nuevas combinaciones genéticas. Las cromátidas no “hermanas” que se entrecruzan se adhieren en uno o más puntos e intercambian su material genético. pero además de todo lo descrito en esta etapa. se ponen frente a frente por parejas de cromátidas homólogos uno de origen paterno y otro materno y se entrecruzan longitudinalmente. sino porque forma parte de los procesos responsables (lo mismo que el entrecruzamiento cromosómico) de la variación genética que favorece la diversidad biológica y la evolución de las especies. por lo que resultan células haploides (n) que contienen la mitad del número normal de cromosomas de la especie. pero en la realidad un gen puede transmitir una o más. La meiosis es la reproducción celular característica de la gametogénesis. La fusión de los gametos por medio de la fecundación en la reproducción sexual es otro de los hechos de gran importancia biológica. no sólo porque se recupera el número diploide normal de cromosomas de la especie. la segunda división meiótica presenta el mismo esquema de una mitosis normal en cuanto a sus etapas. así como una característica puede depender de varios genes. ETAPAS DE LA MEIOSIS 87 .Anafase I: las parejas de cromosomas homólogos empiezan a separarse rumbo a los polos.). pero en este caso no hay división de sus centrómeros. mediante el cual se forman y maduran los gametos o células reproductoras (espermatozoide. etc. sólo se reparten equitativamente en las nuevas células hijas. Telofase I: el huso desaparece y se forma una membrana nuclear alrededor de los cromosomas que sufren un alargamiento. y se deslizan por éstos para formar las placas polares o estrellas hijas. pero los cromosomas no se duplican. Cada célula hija tiene un contenido de ADN diploide (2n). En general. Con frecuencia. Para fines prácticos. los fenómenos de esta etapa son tan cortos que pueden pasar inadvertidos al iniciarse en seguida la segunda división meiótica. se acepta que cada gen es el responsable de la transmisión de una característica. óvulo. GAMETOGENESIS Es el proceso de formación y especialización de las células reproductoras, que incluye meiosis y que en los machos se realiza en los testículos y se llama espermatogénesis, dando como resultado la formación de espermatozoides, y en las hembras se efectúa en los ovarios y se llama ovogénesis, dando origen a la formación. Espermatogénesis: se inicia a partir de una célula diploide que en los mamíferos se llama espermatogonia y se localiza en el interior de los tubos seminíferos o espermáticos que se encuentran formando a los testículos. Durante el periodo embrionario y la niñez las espermatogonias se dividen por mitosis normal originando células diploides semejantes. La espermatogénesis se presenta al llegar la madurez sexual y es cuando algunas espermatogonias que sufrirán la espermatogénesis empiezan a crecer, distinguiéndose el resto de espermatogonias, recibiendo en este momento el nombre de espermatocitos primarios o de primer orden, estas células sufren la primera reducción meiótica y el entrecruzamiento y mezcla del material genético descritos anteriormente originándose dos células semejantes haploides llamadas espermatocitos secundarios o de segundo orden. Estos sufren a su vez la segunda división meiótica, en la que el centrómero de cada cromosoma (que une a dos cromátidas hermanas) se divide, permitiendo que las cromátidas de cada cromosoma se separen, para ir a formar los núcleos de las dos nuevas células hijas que se originaron del espermatocito secundario y que reciben el nombre de espermátidas (n). Como se ve, a expensas de cada espermatogonia se originan durante la espermatogénesis 4 células haploides o espermátidas, que todavía sufren un proceso de diferenciación o espermiogénesis, por medio del cual se transformarán en espermatozoides. Ovogénesis: se inicia a partir de las ovogonias que son diploides y se localizan en las capas superficiales de los ovarios. En forma semejante a las espermatogonias, las ovogonias sufren un periodo de proliferación en la etapa embrionaria y en la niñez, y al llegar la madurez sexual se presenta las ovogénesis, parecida, al principio, a la espermatogénesis es decir existen una etapa de crecimiento de las ovogonias que las transforma en ovocito primario o de primer orden, presentándose la primera división meiótica que tiene algunas características particulares, como es la distribución desigual del citoplasma y del material de reserva, aunque es totalmente semejante a la espermatogénesis ,en cuanto a la repartición del material nuclear. La célula que resulta mayor y que ya es haploide, recibe el nombre de ovocito secundario o de segundo orden y la célula pequeña recibe el nombre de primer glóbulo polar. El ovocito de segundo orden vuelve a dividirse mediante la segunda división meiótica y produce una célula grande llamada ovótida y una pequeña o segundo glóbulo polar. El primer glóbulo polar puede haberse dividido para originar otros dos glóbulos polares, o bien pudo haberse desintegrado y desaparecer. La ovótida madura se transforma en un óvulo. Existe marcada diferencia en el número de células reproductoras que resultan en los dos tipos de gametogénesis, ya que de cada espermatogonia se originan cuatro gametos maduros o espermatozoides, en cambio, de cada ovogonia, sólo se producirá un óvulo maduro. 88 Proceso de gametogénesis, comparativo entre la ovogénesis y la espermatogénesis IRRITABILIDAD CELULAR La irritabilidad celular es la capacidad que tiene la célula de detectar las variaciones internas y ambientales, llamadas estímulos, y reaccionar a ellas en forma positiva o negativa, lo que modera su comportamiento y asegura su supervivencia. Cada estímulo causa una reacción específica, con diferentes grados de intensidad que actúa como un mecanismo homeostático es decir que preserva la integridad y la estabilidad celular. Las funciones de relación de la célula con el medio se establecen gracias a la irritabilidad, que es algo parecido a la “sensibilidad celular” que se manifiesta sobre todo por movimientos citoplásmicos. Los movimientos mas frecuentemente causados por la irritabilidad son: El movimiento de ciclosis, que consiste en corrientes citoplásmicas rotatorias que arrastran a los organoides e inclusiones del citoplasma; es como observar que el citoplasma circula en un sentido por el centro de la célula y regresa en sentido contrario por la periferia. Los movimientos de ciclosis parecen ser provocados por estímulos externos, químicos, luminosos, térmicos, etc., lo que sucede con cierta frecuencia cuando observamos al microscopio (de luz) células vivas. En células vegetales en vivo, la ciclosis se observa con mucha claridad, algunos organoides celulares, como los cloroplastos y las mitocondrias, presentan movimientos propios además de los causados por las corrientes citoplásmicas. Otros movimientos citoplásmicos se presentan en la formación, transporte y expulsión del contenido de las vacuolas, sean estas digestivas, de reserva o contráctiles o pulsátiles, estas últimas relacionadas con la tonicidad y 89 excreción celular (mediante la expresión se expulsan los productos de desechos) TROPISMOS. (tropos = vuelta o cambio). Son las respuestas más simples o estímulos ambientales, como la intensidad de luz (fototropismo), el grado de humedad (higrotropismo), la gravedad (geotropismo), etc. Provocan movimientos de orientación o de rechazo como sucede en las células que forman organismos sésiles que carecen de sistema nervioso como las plantas. No se conocen con precisión del mecanismo que desencadena estas respuestas aunque se piensa que existen sistemas receptores a nivel molecular tal vez hormona-enzimas, que hacen a ciertas células de un organismo responder a los estímulos. TACTISMOS. Son también respuestas positivas o negativas a ciertos estímulos físicos o químicos externos, pero a diferencia de los anteriores se implican el desplazamiento de la célula, como sucede por ejemplo con los espermatozoides que se desplazan hacia el óvulo, debido a un estímulo básicamente químico. Esquematización de la ciclosis rotatoria. Otras células, como los glóbulos blancos y los microorganismos, pueden desplazarse ya sea por medio de seudópodos (falsas patas) que son alargamientos de parte de las células, por organelos como los cilios o pestañas vibrátiles o por flagelos que son semejantes a los cilios pero más grandes y que permiten un desplazamiento rápido. Estas se mueven mediante diferencias citoplásmicas locales de tensión superficial (como turgencia y deshidratación). Cualquier estímulo o cambio del medio, ya se mecánico, luminoso, eléctrico, radiaciones, químico, etc., puede provocar distintos grados de irritabilidad. Estas experiencias son de las más frecuentemente realizadas en protozoarios: si a una amiba se le estímulo con un objeto puntiagudo, el protozoario elude ese objeto, pero si se trata de un alimento la célula lo “acepta” y la fagocita. NASTAS O RESPUESTAS NASTICAS. A diferencia de los tropismos, las nastas son movimientos de respuestas independientes del estímulo que los causa, es decir, que no se orientan hacia este. Las respuestas násticas pueden ser movimientos permanentes, como el crecimiento o de variación que son reversibles. En las respuestas násticas permanentes los cambios ocurren en lentitud y son irreversibles, como el crecimiento y la floración, estimulada por la intensidad de la luz. Las respuestas násticas de variación son reversibles y pueden ser causadas estímulos como: La apertura y cierre de los estomas, determinada por la turgencia o la falta de aguda de las células estomáticas, (y de toda la planta). La nictinastia o “dormision” de las hojas de algunas plantas, que consiste en un rítmico abrir por las mañanas sus hojas y cerrarlas por las noches, debido a movimientos de iones potasio que provoca grandes cambios del potencial osmótico de las células motrices que causan esos movimientos. La seismonastia es el último ejemplo de respuestas násticas que se mencionara consiste en una respuesta a la agitación de ciertas plantas como la sensitiva (mimosa púdica), que responde cuando se le toca o se le soplas cerrando sus foliolos y bajando sus hojas. La sensitiva también responde a las altas temperaturas y otros estímulos como los eléctricos y los químicos. Estas reacciones se deben a pérdidas rápidas de agua en las células motrices de sus hojas. 90 91 .Algunas plantas como la “SENSITIVA” (mimosa púdica). responden a los estímulos cerrando sus foliolos. ACTIVIDADES I.-Conteste correctamente que es la respiración celular 6.-Explique como se realiza la respiración celular aerobia 7.-Explique que es la clorofila 5.-INSTRUCCIONES CONTESTE CORRECTAMENTE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS.-Explique que es la reproducción celular por mitosis o cariocinesis 9.-Explique que es la irritabilidad celular 92 .-El metabolismo comprende dos etapas enúncialos 3.-Explique el metabolismo celular 2.-Explique que es la interfase o fase intermitótica 10.-Explique que es la excreción celular 8.-Mencione correctamente que es bacteria 4. 1. -También se conoce como etapa de las reacciones termoquímicas de Calvin. 1. A) Tropismos B) Tactismos C) Nastas D) Ninguna 12.-Son las respuestas más simples a estímulos ambientales.-INSTRUCCIONES: SUBRAYE LA RESPUESTA CORRECTA DE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS.).-Proviene de la atmósfera y del agua (mares. A) Fotosíntesis B) Organismos C) Quimiosíntesis D) Ninguna 4. etc. A) Quimiosíntesis B) Fotosíntesis C) Nutrición D) Ninguna 5. A) Fase cíclica B) Fase luminosa C) Fase acíclica D) Ninguna 9.-Es el proceso a través del cual se oxidan compuestos inorgánicos para liberar energía. como la intensidad de luz (fototropismo) el grado de humedad (higrotropismo).-Esta fase comprende las reacciones fotosintéticas que se realizan mediante la intervención directa e inmediata de la luz. etc.-Comprende el conjunto de reacciones químicas destinadas a sintetizar moléculas complejas a partir de moléculas simples.-Comprende un conjunto de reacciones químicas a través de las cuales las moléculas nutritivas son descompuestas a moléculas cada vez más sencillas. A) Ácidos grasos B) El catabolismo C) Anabolismo D) Ninguna 3. A) El anabolismo B) El catabolismo C) Moléculas D) Ninguna 2. A) Geotropismos B) Tactismo C) Tropismo D) Ninguna 93 .-Son organismos que no tienen la capacidad de producir sus alimentos y por ello necesitan tomarlos ya elaborados. A) Fase oscura B) Simplificación C) Fotosíntesis D) Quimiosíntesis 11.II.-Esta etapa se inicia cuando la clorofila capta la energía luminosa emitida en forma de fotones en los grana o granúm de los cloroplastos A) Etapa cíclica B) Etapa acíclica C) Fase de fosforilización D) Ninguna 10. ríos. A) Heterótrofos B) Autótrofos C) Protozoarios D) Ninguna 7. A) Autótrofos B) Heterótrofos C) Hongos D) Ninguna 6. durante esta descomposición se lleva a cabo una liberación continua de energía. en esta etapa interviene CO2 atmosférico. lagos.-Son organismos capaces de producir sus propios alimentos.-Es el proceso en el cual a partir de bióxido de carbono y agua en presencia de luz solar y clorofila se producen carbohidratos y libera oxigeno. A) Bióxido de carbono B) Agua y sales C) Temperatura D) Ninguna 8.-Son también respuestas positivas o negativas a ciertos estímulos físicos o químicos externos. EDICION 1996 BIOLOGIA I MA. S. EDICIONES CIENTIFICAS BIOLOGIA BIOS VIDA ESPERANZA BARAJAS SALVADOR LIMA GUTIERREZ MARAVILLAS DE LA BIOLOGIA 2 MERCEDES MARTINEZ 94 . DE C.L.A. JOSE DE LILLE BORJA EDITORIAL C.V. Y GRUPO NORIEGA EDITORES EDICION 1998 BIOLOGIA GENERAL DR. 1524 CORPORATION EDITORIAL GRAFIK. NUM. EDITORIAL REG.A.A.BIBLIOGRAFIA BIOLOGIA I GERONIMO CANO ROBERTO CANTU EDITORIAL LIMUSA. EDICION 2000 ANTOLOGIA DE BIOLOGIA I DERECHOS RESERVADOS COLEGIO DE BACHILLERES DE TABASCO TABASCO.A.A. MEXICO.V.L.A.V. DE C. S. DE C. 2001 BIOLOGIA I MARIA DE LOS ANGELES CHAMORRO ZARATE EDITORIAL COMPAÑÍA EDITORIAL NUEVA IMAGEN BIOLOGIA CELULAR JUNQUEIRA CARNEIRO LOPEZ SAEZ EDITORIAL PRENSA MEDICA MEXICANA S.S. DE LOS ANGELES GAMA FUERTES PRENTICE HALL HISPANOAMERICA S. TERRAZAS VARGAS EDICIONES CASTILLO S. S. PRENTICE may MEXICO 1996 CURTIS. ET AL. MCGRAW-HILL ALONSO. H. G. AUDERSIRK. ED. CALI.V. E. T. ALHAMBRA. MEXICO 1992 LA CIENCIA DE LA VIDA 1 BIOLOGIA PARA EDUCACION MEDIA SUPERIOR ALONSO TEJEDA. 1992 BIOLOGIA PARA BACHILLERATO UN ENFOQUE INTEGRADOR. 4tª. ED. 1981 BIOLOGIA LA VIDA EN LA TIERRA AUDESIRK. BIOLOGIA. BIOLOGIA EDITORIAL MEDIDA PANAMERICANA MEXICO. BIOLOGIA.LETICIA CORTES ENRIQUE LUJAN EDICIONES PEDAGOGICAS..A. COLOMBIA. MCGRAW-HILL INTERAMERICANA MEXICO. BIOLOGIA II LETICIA ANDRADE SALAS ROSENDA MARGARITA PONCE SALAZAR EDITORIAL NUEVO MEXICO. BIOLOGIA I JESUS MEJIA NUÑEZ JOSE BLAS I.V.. S. MEXICO. 1994 ESPINOZA. 1992 CURTIS HELENA. 1990 95 . BIOLOGIA. MARIA ERENDIDA MEDIA SUPERIOR. 5TA. NEW JERSEY. MC GRAW-HILL. F.V. DE C. DE C. BIOLOGIA PRENTICE MAY ENGLEWOOD CLIFFS. DE C. MEXICO 1993 FRIED.. EDITORIAL MÉDICA PANAMERICANA.A.A. V.A.V. 1985 LOMELI RADILLO. BIOLOGIA. DE C. MCGRAW-HILL INTERAMERICANA EDITORES S. S. R.FRIED. DE C. H. MEXICO. MEXICO 1996 96 .A. TRILLAS. VAZQUEZ. MEXICO 1990 EL ORIGEN DE LA VIDA LAZCANO ARAUJO ED. MCGRAW-HILL INTERAMERICANA EDITORES. GEORGE. 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