Diversificación de la vida
Célula procariota y eucariota
editarLa célula es la estructura orgánica más pequeña capaz de realizar todas las funciones necesarias para la vida (obtención de energía y nutrientes, síntesis de moléculas biológicas, eliminación de desechos, interacción con otras células y reproducción), de ahí que se le conozca como la unidad básica de la vida [1]
Gracias a las investigaciones de Matthias Schleiden, Theodor Schwann y Rudolf Virchow actualmente contamos con una teoría celular unificadora conformada por tres postulados [2]
1. Todos los organismos están conformados por una (unicelulares) o más células (pluricelulares).
2. Las células son las unidades estructurales y funcionales básicas de los organismos.
3. Toda célula surge de otra célula preexistente.
La idea de que todos los seres vivos están relacionados por un ancestro común permite entender por qué las células unicelulares y pluricelulares presentan semejanzas en cuanto a sus estructuras (membrana plasmática, citoplasma, citoesqueleto y ácidos nucleicos), macromoléculas (carbohidratos, lípidos, aminoácidos y nucleótidos) y rutas metabólicas.
La mayoría de las células presentan un tamaño reducido que va desde hasta micrómetros de diámetro. Algunas excepciones como los huevos de las aves pueden medir más de de diámetro, o algunas bacterias menos de de diámetro[3].
Un tamaño reducido de la célula permite un mejor control de la homeostasis celular gracias a una mayor relación entre el área superficial y su volumen. Debido a que el ingreso de nutrientes y salida de desechos a través de la membrana plasmática puede llegar a ser lento, un menor volumen celular permitirá mantener estables las concentraciones óptimas de solutos al interior de la célula y que los nutrientes están disponibles en todas las partes del citoplasma. Bajo este principio, las células pueden llegar a tener diversidad de formas, siempre manteniendo una alta proporción de área/superficie.
Diferencias entre células procariotas y eucariotas
editarExisten dos tipos de células: las procariotas (del griego pro, antes, y Kary, núcleo) representadas por bacterias y arqueas; y las eucariotas (del griego eu, verdadero, y Kary, núcleo), un grupo de células más complejas encontradas en los grupos de plantas, animales, hongos y protistas.
Tabla 1. Principios diferencias entre células procariotas y eucariotas
| PROCARIOTAS | EUCARIOTAS |
| No presentan núcleo. ADN organizado en un único cromosoma circular en la región del nucleoide. | El ADN se encuentra al interior de un núcleo. |
| Presentan una pared celular compuesta de peptidoglicanos. | Algunas células presentan paredes celulares a base de lignina, celulosa, quitina, etc; pero nunca de peptidoglicanos. |
| Algunas bacterias presentan en el exterior de la pared celular una capa conocida como cápsula. | No presentan cápsula. |
| Presentan ADN extracromosómico circular llamado plásmidos. | No presentan material extracromosómico. |
| Tienen ribosomas de menor tamaño en comparación con los eucariotas. | Tienen ribosomas más grandes que los procariotas. |
| Presentan un flagelo bacteriano para movilización, fimbrias para adhesión y un pili sexual para intercambio de material genético | Presentan cilios y flagelos, menos complejos que en procariotas, para el movimiento celular. |
| Tienen reproducción asexual por fisión binaria. | Presentan reproducción por mitosis y meiosis. |
| No hay presencia de organelos membranosos. | Al interior de la célula presentan organelos membranosos con múltiples funciones. |
De procariotas a eucariotas: Teoría endosimbionte
editarLa teoría endosimbiótica (endo, “dentro - en”; simbiosis, “vivir juntos”) explica el origen de la mitocondria y el cloroplasto en las células eucariotas. Plantea que las mitocondrias fueron bacterias aerobias heterótrofas, y los cloroplastos, cianobacterias. La célula eucariota huésped se habría beneficiado de la capacidad de utilizar el oxígeno o de sintetizar el alimento orgánico cuando, por azar, el procariota fue absorbido, pero no digerido, facilitando una convivencia cooperativa. Algunas de las evidencias que explican esto son:
1. Mitocondrias y cloroplastos son similares en tamaño y estructura a las bacterias.
2. Ambos organelos presentan membrana doble: la membrana externa derivada de la vesícula envolvente, y la más interna de la membrana plasmática procariota original.
3. Ambos organelos presentan ADN circular como los procariotas.
4. Tienen sus propios ribosomas y sintetizan algunas proteínas.
5. Las secuencias de ARN ribosomal de los cloroplastos y mitocondrias tienen similitudes con las secuencias de ARN ribosomal de las bacterias.
Estructura y función de la membrana celular
editarLa membrana plasmática, presente en todas las células, es un límite delgado y flexible que compartimenta la célula, manteniendo bajo control el ambiente interno de esta, es decir, su homeóstasis. La propiedad más importante de la membrana es su permeabilidad selectiva, esto significa que permite el paso de ciertas moléculas hacia el interior de la célula mientras restringe y excreta otras, de acuerdo a las necesidades de la célula.
La estructura de la membrana se compone de una bicapa de lípidos anfipáticos, es decir, que tienen una región hidrofílica (afinidad por el agua) y una hidrofóbica (repele el agua). Estos lípidos son en su mayoría fosfolípidos, pero también hay fosfoglicéridos, esfingolípidos y colesterol. Adicionalmente, la membrana también se compone por proteínas especializadas en la señalización e intercambio de sustancias entre la célula y el exterior.
Estructura y función del citoesqueleto
editarEl citoesqueleto le proporciona a la célula la capacidad de movimiento, cambiar de forma y dividirse, actuando como un soporte interno. Está compuesto por una red dinámica de fibras de proteína dentro del citoplasma. Estas proteínas pueden ser de tres tipos: microfilamentos delgados de actina, filamentos intermedios compuestos de varias proteínas y microtúbulos gruesos de tubulina.
Estructura y función de los organelos celulares
editarEn el interior de las células existen diferentes estructuras con funciones específicas llamadas organelos. Algunos de los principales son:
Mitocondrias: Presente en todas las células eucariontes. Está rodeada por una membrana exterior lisa y una interior con pliegues llamados crestas. En este organelo se extrae la energía almacenada en moléculas de alimento y se almacena en los enlaces de ATP.
Cloroplastos:Presente en células de organismos fotosintéticos. Está rodeado por dos membranas y contiene a la molécula de pigmento clorofila, responsable del color verdoso en las plantas. Dentro del cloroplasto está toda la maquinaria necesaria para capturar energía solar y obtener energía a partir de esta.
Vacuolas: Existen diferentes tipos de vacuolas de acuerdo con su función. Las vacuolas contráctiles se encuentran en protistas de agua dulce como el Paramecium, aquí ayudan al balance hídrico, recolectando el agua dentro de la célula a través de ductos y luego expulsándola hacia el exterior a través de un poro en la membrana celular. Las vacuolas centrales, presentes en células vegetales, almacenan agua y sustancias de aprovechamiento celular, además ayuda al soporte de la célula manteniendo la turgencia. Las vacuolas alimenticias son vesículas temporales que se forman cuando algunas células animales se alimentan mediante endocitosis.
Lisosomas:Son sacos rodeados por una membrana. Dentro de ellos ocurre la digestión celular gracias a enzimas hidrolíticas, qué rompen las moléculas biológicas que deben ser digeridas. Entre los productos de desecho se pueden encontrar desde proteínas hasta bacterias.
Virus
editarGeneralidades y estructura de los virus
editarLos virus son considerados, por la mayoría de los biólogos, como organismos no vivientes, debido a que estos no poseen células, ni la capacidad de realizar las tareas básicas de la vida por sí mismos como por ejemplo tener su propia maquinaria para la síntesis de proteínas.
Estructuralmente, los virus son moléculas de ADN o ARN rodeadas por una envoltura de proteínas. Son más pequeños que una célula y poseen variedad de formas.
Replicación viral
editarUn virus solo es capaz de reproducirse estando dentro de una célula huésped (célula que es infectada por el virus). Cada virus es específico a su huésped, es decir, solo puede infectar células de determinado organismo o incluso, solo pueden infectar un tejido específico dentro de su huésped
Se reconocen cinco fases generales en el ciclo reproductivo de un virus. Sin embargo, se pueden presentar cambios de acuerdo con tipo de virus:
1. Fijación: El virus se une a su célula huésped gracias a un ajuste exacto entre moléculas de la superficie del virus y receptores de la célula huésped.
2. Penetración: El genoma viral ingresa al citoplasma de la célula huésped.
3. Biosíntesis: Se sintetizan componentes virales como por ejemplo réplicas del material genético viral y subunidades de la cápside, utilizando ribosomas, enzimas, ARNt y energía del huésped.
4. Maduración: Todos los componentes virales sintetizados son ensamblados formando nuevas copias del virus.
5. Liberación: Los nuevos virus salen de la célula huésped listos para infectar a muchas más. En la mayoría de los casos esta liberación involucra la muerte de la célula huésped por medio de lisis (ruptura) celular.
Anexos
editarVéase también
editarNotas
editar| Proyecto: Biología para ingenieros |
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Referencias
editar- ↑ Mader, Sylvia (2019). Biología (Décimo tercera edición edición). McGraw-Hill Interamericana. ISBN 9781456269869.
- ↑ Audesirk, Teresa (2018). Biología (primera edición edición). Pearson Education. ISBN 9786073244206.
- ↑ Solomon, Eldra (2013). Biología (noveno edición edición). Cengage. ISBN 9786075191959.