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Textos de Ayuda de Ciencias NaturalesTeoría celular, La celula, y funciones de los OrganelosLa teoría Celular.La células fueron descubiertas en 1665 por el científico inglés Rober Hooke, cuando hacia observaciones en una lámina de corcho a través de un microscopio, el observó pequeñas estructuras, similares a un panal de abejas, a las que le dio el nombre de células.200 años después y con el perfeccionamiento del microscopio y las observaciones de muchos científicos entre los que se destacaron los alemanes Mathias Schleiden (1804-1881) y Teodore Schwann (1810-1882), se entendió la verdadera importancia del descubriendo de Hooke y se postuló la Teoría Celular.Teoría Celular.Sostiene que:•    La célula es la unidad estructural  funcional o fisiológica de todos los seres vivos. Todos los organismos. Todos los organismos desde los más simples hasta los más complejos, están compuestos por células.•    La célula es la unidad funcional  o fisiológica de todos los seres vivos. En ella ocurren todos los procesos que realizan los seres vivos como la nutrición, eliminación de desechos y la respiración, entre otros.•    La célula es la unidad reproductiva o de origen de los seres vivos. Todos los seres vivos provienen de células preexistentes.

La Célula.La célula es nuestra unidad estructural, ya que todos los seres vivos están formados por células; es la unidad de función, porque de ella depende nuestro funcionamiento como organismo y es la unidad de origen porque no se puede concebir a un organismo vivo si no está presente al menos una célula. Por sus aportaciones, Theodor Schwann y Mathias Schleiden son considerados los fundadores de la Teoría Celular Moderna.Clases de CélulasSi estudiamos los seres vivos, podemos notar que todos están compuestos por células, en las células de  cualquier organismo hay cuatro componentes básicos.•    La membrana celular.•    El material genético.•    El citoplasma y•    Los organelos.Sin embargo existen diferencias en la manera como estos se disponen en las células de los seres vivos. 

En la naturaleza existen dos tipos de células: las células Procariotas y las células Eucariotas.Células Procariotas.Son propias de los seres más sencillos que existen como las bacterias y las cianobacterias que conforman el reino mónera. Estas células se caracterizan porque su material genético se encuentra flotando en una región  del citoplasma conocida como nucleoide. Como el material genético no está protegido por una envoltura, las células procariotas carecen de núcleo definido, de hecho procariota significa, “antes del núcleo”.Igualmente, las células procariotas prácticamente carecen de organelos, solo cuentan con diminutas estructuras llamadas ribosomas que, son indispensables para fabricar sustancias esenciales para el funcionamiento celular.

 Células Eucariotas.Son características de los organismos pertenecientes a los reinos: protista, hongo o fungí, vegetal y animal. Son más grandes que las procariotas y tienen una organización más compleja. Porque poseen más estructuras que realizan funciones específicas.Su material genético se encuentra rodeado y protegido por una envoltura que forma una estructura conocida como núcleo.De hecho, la palabra eucariota significa literalmente “verdadero núcleo”. Las células eucariotas también poseen membranas internas que forman diversos compartimientos donde se ubican pequeñas estructuras con funciones específicas (los llamados organelos).

LA CÉLULA EUCARIOTAHace cerca de un siglo ya se sabía que las células eucariotas tenían membrana celular, un nucleo y una región semilíquida conocida como citoplasma. También se pensaba que esta debía tener estructuras internas para realizar todas sus funciones, pero estas estructuras eran tan pequeñas que no se podían estudiar. Fue entonces en el año 1950 con el desarrollo de la microscopía electrónica que dichas estructuras pudieron ser vistas. Los científicos las llamaron ORGANELOS, por su similitud con los órganos del cuerpo.A continuación vamos a estudiar cada una de estas estructuras y organelos en la célula.LA MEMBRANA CELULAR.Es una delgada capa que delimita, cubre, protege y comunica a las células, gracias a esta membrana el interior de la célula tiene características diferentes a las del medio que las rodea. Para mantener estas diferencias y realizar sus funciones vitales, la célula deben intercambiar sustancias con su medio ambiente. Por ejemplo, incorporar nutrientes, evitar  el ingreso de sustancias toxicas y permitir que salgan desechos. La membrana celular constituye la superficie a través de la cual ocurre este intercambio.No todas las sustancias pueden atravesar la membrana celular ya que esta tiene una permeabilidad selectiva que le permite conservar la integridad de la célula y la estabilidad interna, homeostasis, sin verse afectada por los cambios que suceden en el medio extracelular (fuera de la célula).Esta característica se debe principalmente a su estructura la cual está compuesta por Lípidos, proteínas y carbohidratos.•    Los lípidos son sustancias que no se disuelven en agua (grasas), forman una doble capa en la membrana celular.•    Las proteínas se encuentran dentro de la doble capa de lípidos, y pueden ser periféricas cuando se encuentran en el límite exterior de la membrana o integrales cuando atraviesan la membrana. Las proteínas sirven para el intercambio entre el interior y el exterior de la célula sobre todo a las macromoléculas.•    Los carbohidratos se encuentran sobre la superficie de las proteínas y participan en procesos

de reconocimiento celular, por ejemplo son un tipo de células sirven para defender a nuestro cuerpo de agentes nocivos.En conclusión la membrana celular sirve para aislar el interior de la célula con el medio exterior, regula el intercambio de sustancias y comunica las células para que puedan establecer relaciones con otras células.

EL NÚCLEO.Generalmente es la estructura más grande y visible de las células; desde él se coordinan todas las actividades que la célula realiza, se podría considerar como un centro de operaciones. Dentro del núcleo se encuentra la información genética de los seres vivos en una molécula llamada ácido desoxirribonucleico o ADN. En ella están codificadas las instrucciones para fabricar una célula idéntica y para que el organismo sintetice (fabrique) las proteínas que necesite para su funcionamiento.Dentro del núcleo hay una estructura llamada nucléolo, rico en ARN, o ácido ribonucleico, que se encarga de sintetizar unos organelos llamados diminutos llamados ribosomas.El núcleo en la célula eucariota se encuentra rodeado por una membrana. Esta se conoce como envoltura nuclea y se extiende en citoplasma para formar parte de los organelos celulares. A lo largo de la envoltura nuclear hay ribosomas y poros que conectan el interior del núcleo con el citoplasma. A través de los poros salen y entran sustancias haciendo posible, por ejemplo, parte de la información genética salga del núcleo, y que según esta formación que salió se formen en el citoplasma las moléculas y sustancias necesarias para la célula.

EL CITOPLASMA.Incluye todo lo que hay entre la membrana y el núcleo celular, en este hay aguas, sales, sustancias orgánicas, gran cantidad de nutrientes y pequeñas estructuras conocidas como organelos celulares, cada uno de estos realiza funciones específicas.LOS ORGANELOS CELULARES.Son diminutas estructuras inmersas en el citoplasma celular realizando actividades que permiten el funcionamiento celular.Los Ribosomas     son los encargados de traducir la información contenida en el ADN y sintetizar, de acuerdo a esta información, las proteínas que necesita el cuerpo. Se encuentran libres en el citoplasma o asociados a otro llamado Retículo endoplasmático.Retículo Endoplasmático.Es una extensa red de membranas que se desprenden de la envoltura nuclear y se extienden en el citoplasma. En el retículo endoplasmático se sintetizan moléculas como las proteínas, a partir de la información contenida en el ADN, que traducen los ribosomas. Existen dos tipos el retículo endoplasmático liso y el retículo endoplasmático rugoso.Retículo endoplasmático rugoso  (RER).Debe su nombre al aspecto que le dan los ribosomas adheridos a su superficie. Es responsable de producir proteínas que son utilizadas fuera de la célula. A medida que las sintetiza las lleva a su interior. Cuando las proteínas están listas, las empaca en vesículas transportadoras que se encargan de llevarlas a su siguiente destino, este retículo también es el responsable de la producción de membranas.Retículo endoplasmático Liso.Carece de ribosomas sobre su superficie y participa en diversos procesos como la síntesis de lípidos y hormonas, el procesamiento de los carbohidratos y la desintoxicación del organismo.Aparato de GolgiEstá compuesto por un conjunto de estructuras parecidas a sacos, que se encuentran apilados unos cerca de otros, estos reciben las vesículas producidas por el retículo endoplasmático, las

almacena y, en algunos casos la modifica para luego enviarlas a un destino dentro o fuera de la célula, además se encarga de producir nuevos organelos llamados  lisosomas.Lisosomas.Funcionan como un sistema digestivo celular, contiene unas sustancias llamadas enzimas, que son necesarias para que la célula pueda romper o fragmentar los alimentos. Los lisosomas se unen a las vacuolas digestivas que almacenan y transportan el alimento, o se adhieren a organelos viejos para destruirlos y fomentar así su renovación.Cuando los lisosomas y las vacuolas se encuentras sus membranas se fusionan (unen) de manera que el alimento entran en contacto directo con las enzimas. Las enzimas rompen las moléculas que componen los alimentos y así, dejan libre los nutrientes. Con ellos , los ribosomas fabrican o sintetizan nuevas sustancias necesarias para el funcionamiento celular.Las vacuolas.Son sacos formados por membranas que cumplen diferentes funciones entre la que se incluye el almacenamiento, el transporte y la excreción o eliminación de sustancias. Algunos organismos, como las amebas, transportan alimentos hasta los lisosomas para que allí sean digeridos. En otros organismos se encargan de bombear agua hacia afuera de la célula para que esta no se reviente. En algunas plantas sirven para almacenar nutrientes y sustancias de desecho, y además son esenciales para su crecimiento ya que las células se alargan a medida que las vacuolas almacenan aguas.Las mitocondrias.Son las centrales energéticas de las células, en ellas se lleva a cabo el proceso de la respiración celular allí la energía química se contenida en los carbohidratos y los lípidos es liberada y transformada en energía biológica, de manera que pueda ser usada por las células para realizar sus funciones vitales.Las mitocondrias se encuentran en casi todas de las células de plantas, animales, hongos y otros pequeños seres microscópicos llamados protistas. Algunas células tienen una sola mitocondria, sin embargo la mayoría casi siempre tiene cientos y más activas pueden llegar a tener miles.El Citoesqueleto.   Es una red de diminutas fibras que se encuentra a lo largo de todo el citoplasma. Recibe este nombre porque cumple funciones similares a la de nuestro esqueleto: ayuda a dar soporte y a mantener la forma de las células; de hecho en este se encuentran soportados o anclados varios organelos.El Citoesqueleto también participa en otra gran cantidad de procesos  como por ejemplo el movimiento celular, como el producido por los cilios y los flagelos, y por medio de este se desplazan diferentes moléculas a través del citoplasma.A diferencia de nuestro esqueleto, el Citoesqueleto puede ser armado y desarmado de acuerdo con las necesidades de la célula. Y así por ejemplo es posible que los organelos cambien de posición y también participa en la reproducción celular.Los centrosomas.Son pequeñas estructuras que se encuentran cerca del núcleo, a partir de las cuales crecen los microtúbulos que forman el Citoesquelet

http://sisbib.unmsm.edu.pe/bvrevistas/gastro/vol_15n1/mecanismos.htm

METABOLISMO CELULAREn un sentido amplio, metabolismo es el conjunto de todas las reacciones químicas que se producen en el interior de las células de un organismo. Mediante esas reacciones se transforman las moléculas nutritivas que, digeridas y transportadas por la sangre, llegan a ellas.

El metabolismo tiene principalmente dos finalidades:

·Obtener energía química utilizable por la célula, que se almacena en forma de ATP (adenosín trifostato). Esta energía se obtiene por degradación de los nutrientes que se toman directamente del exterior o bien por degradación de otros compuestos que se han fabricado con esos nutrientes y que se almacenan como reserva.

·Fabricar sus propios compuestos a partir de los nutrientes, que serán utilizados para crear sus estructuras o para almacenarlos como reserva.

Al producirse en las células de un organismo, se dice que existe un metabolismo celular permanente en todos los seres vivos, y que en ellos se produce una continua reacción química.

Estas reacciones químicas metabólicas (repetimos, ambas reacciones suceden en las células) pueden ser de dos tipos: catabolismo y anabolismo.

         El catabolismo (fase destructiva)

Su función es reducir, es decir de una sustancia o molécula compleja hacer una más simple.

         El anabolismo (fase constructiva)

Reacción química para que se forme una sustancia más compleja a partir otras más simples.

 

TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA CELULAR O PLASMÁTICAEl proceso de transporte es importante para la célula porque le permite expulsar de su interior los desechos del metabolismo, también sustancias que sintetiza como hormonas y además, es forma en que adquiere nutrientes del medio externo, gracias a la capacidad de la membrana celular de permitir el paso o salida de manera selectiva de algunas sustancias. Las vías de transporte a través de la membrana celular y los mecanismos básicos para las moléculas de pequeño tamaño son:

Transporte pasivoTransporte simple de moléculas a través de la membrana plasmática, durante el cual la célula no requiere usar energía, debido a que va a favor del gradiente de concentración o del gradiente de carga eléctrica.

ÓsmosisLa ósmosis es un tipo especial de transporte pasivo en el cual sólo las moléculas de agua son transportadas a través de la membrana.

MECANISMOS CELULARES DE SÍNTESIS MOTILIDAD LOCOMOCIÓN Y TRANSITO VESICULAR

El Citoesqueleto, que mantiene la organización de la célula, le permite moverse, posiciona sus orgánulos y dirige el transito intracelular de vesículas y distintos materiales.Las células eucarioticas tienen la capacidad de organizar movimientos directos para migrar, alimentarse, dividirse y dirigir coordinamente el transporte de materiales intracelulares. El mecanismo y dirección del movimiento se realiza de diferentes maneras y está asociado con disipación de la energía.Los motores moleculares son los prototipos de maquinas proteicas que transportan organelos a lo largo de Microtúbulos y filamentos de actina, convirtiendo la energía libre derivada de la hidrólisis del ATP en movimiento dirigido. El Citoesqueleto es una tela de proteínas fibrosas que se extienden a lo largo de la célula. Algunas son proteínas contráctiles que funcionan de manera similar a los moluscos: alteran la forma de una célula, mueven la célula entera de un lugar a otro y empujan o tiran organelos (vesículas y mitocondrias) y materiales desde una parte de la célula a otra. Algunas proteínas del Citoesqueleto proveen un andamio para sostener la célula y mantener su forma

MECANISMOS DE PRODUCCIÓN Y ACCIÓN ENZIMÁTICA 

Células eucariotas a todas las células que tienen su material hereditario, fundamentalmente su información genética, encerrado dentro de una doble bicapa lipídica: la envoltura nuclear; la cual delimita un núcleo celular. El citoesqueleto es propio de las células eucarióticas. Es una estructura tridimensional dinámica que se extiende a través del citoplasma. Por lo tanto la idea de que el citoplasma de la célula es una masa amorfa y gelatinosa es equivocada.

El citoesqueleto esta compuesto por tres estructuras:

MicrofilamentosSon las fibras más delgadas de 3-6 nm (nanómetros=milmillonésimas de metro= 10-9), están formados por la proteína actina. La actina es una proteína con funciones contráctiles, es también la proteína celular más abundante. La asociación de estos

microfilamentos de actina con la proteína miosina es la responsable de la contracción muscular

MicrotúbulosLos microtúbulos son tubos cilíndricos de 20-25 nm de diámetro. Están compuestos de subunidades de la proteína tubulina, estas subunidades se llaman alfa y beta.

Filamentos intermediosLos filamentos intermedios tienen 10 nm de diámetro y proveen fuerza de tensión (resistencia mecánica) a la célula. Según el tipo celular varían sus proteínas constitutivas.

División celularLa división celular es una parte muy importante del ciclo celular en la que una célula inicial se divide para formar células hijas.Gracias a la división celular se produce el crecimiento de los seres vivos. En los organismos pluricelulares este crecimiento se produce gracias al desarrollo de los tejidos y en los seres unicelulares mediante la reproducción vegetativa.

Los seres pluricelulares reemplazan su dotación celular gracias a la división celular y suele estar asociada con la diferenciación celular. En algunos animales la división celular se detiene en algún momento y las células acaban envejeciendo. Las células senescentes se deterioran y mueren debido al envejecimiento del cuerpo. Las células dejan de dividirse porque los telómeros se vuelven cada vez más cortos en cada división y no pueden