1.-HISTORIA: DESARROLLO HISTÓRICO DE LA TEORÍA CELULAR 2.- PROPIEDADES DE LA CÉLULA 3.- TAMAÑO, NÚMERO Y FORMA CELULAR 4.- ESTUDIO MICROSCÓPICO 5.- ESTUDIO BIOQUÍMICO 6.- MODELOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR 7.- LA CÉLULA EUCARIOTA

1.- HISTORIA. DESARROLLO HISTÓRICO DE LA TEORÍA CELULAR Ver fotocopia 2.- PROPIEDADES DE LAS CÉLULAS Por encima del nivel químico la materia viva sobrepasa el umbral de lo inerte para organizarse en unidades elementales dotadas de vida propia, las células. Estas presentan una serie de propiedades:

a) Morfoestructurales: todas poseen la misma composición química (glúcidos, prótidos, lípidos y ácidos nucleicos) y una estructura común: Membrana de permeabilidad selectiva, centro de información genética y un sistema metabólico).

b) Fisiológicas: Las células intercambian materia y energía con el medio que las rodea. Termodinámicamente son sistemas abiertos.

c) Genéticas: Se autorreplican con un alto grado de fidelidad. Resumiendo, podemos decir que la célula es un estado coloidal altamente organizado, limitado por una membrana de permeabilidad selectiva, que contiene un sistema metabólico (citoplasma-orgánulos) y un sistema genético (núcleo-cromosomas) estrechamente relacionados.

3.- TAMAÑO, NÚMERO Y FORMA Las células tienen un tamaño inferior al poder de resolución del ojo humano. Las dimensiones de una célula oscilan entre 5µ y 60µ. Hay células llamadas gigantes, ya que son visibles al ojo humano, por ejemplo los óvulos (yema) de las aves, el huevo de la avestruz puede medir 100mm. Existe un alga unicelular, llamada Acetabularia mediterranea que mide 10 cm. Sin embargo, existen células que no alcanzan 1µ, como lo micoplasmas (0,1µ). En cuanto al tamaño número sabemos que varía desde una célula (organismos unicelulares) hasta varios millones de células (organismos pluricelulares). Debido a la tensión superficial la forma típica de la célula es globular. Sin embargo, muchas presentan diferentes formas debido a presiones o a acciones mecánicas ejercidas sobre ellas o a modificaciones resultantes de la adaptación a una determinada función; por ejemplo. Las células musculares especializadas en la contracción son alargadas, las neuronas, especializadas en la transmisión de impulsos eléctricos son estrelladas, las células epiteliales son prismáticas,… 4.- ESTUDIO MICROSCÓPICO Existen dos tipos de microscopio el óptico (ver fotocopia) y el electrónico, este surge al comprender que el límite al número de aumentos lo impone la propia naturaleza de la luz, de manera que comienzan a utilizarse a finales de la 2ª Guerra Mundial, radiaciones de electrones que tienen menor longitud de onda.. Así surge el microscopio electrónico de transmisión, en el que la fuente de iluminación es un haz de electrones, las muestras deben observarse al vacío (los electrones tienen una masa muy pequeñas y son frenados en su avance por las moléculas del aire). No se utilizan lentes de vidrio sino electroimanes y las muestras que se observan deben estar muertas.

En la siguiente tabla podemos ver las principales diferencias entre el M. Óptico y el M. Electrónico de Transmisión M. ÓPTICO M .ELECTÓNICO OJO Poder de resolución 0,2µ 3Å -5Å 100µ Aumentos 1000 20.000-250.000 Iluminación Luz Haz de electrones Células Vivas/Muertas Muertas Colorantes Si No. Soluciones de átomos pesados Aspecto de la muestra Se ven colores Blanco y Negro Lentes Vidrio Electoimanes Nota: 1µ = 10-3 mm; 1nm = 10-6 mm; 1Å = 10-4 µ

Existe además del M.E.Transmisión otro tipo, el Microscopio Electrónico de Barrido: En este caso un haz de electrones es dirigido hacia la muestra, que está recubierta con una fina capa de oro, y ésta emite unos electrones secundarios que se detectan en una pantalla. Las zonas con agujeros y depresiones emiten menos electrones y se ven más oscuras, las zonas con crestas, puntas y salientes emiten más electrones y se ven más brillantes. El conjunto es una imagen tridimensional. El poder de resolución es menor que en el de transmisión. Hoy en día se utilizan mucho el microscopio óptico de contraste de fases y el microscopio de luz polarizada. El primero se basa en los diferentes índices de refracción que poseen los componentes celulares, que se traduce en una diferencia de contraste (color o brilllantez). En el segundo la muestra es atravesada por un haz de luz polarizada (ondas que vibran en un mismo plano).Sirve para detectar el grado de ordenamiento de los componentes de la célula, a mayor ordenamiento se observan más oscuras y a menor ordenamiento, más claras. 5.- ESTUDIO BIOQUÍMICO Para conocer la composición y la función de los orgánulos y otros componentes celulares se separan las diferentes estructuras y luego se estudian mediante técnicas bioquímicas o citológicas.

- Ultracentrifugación : Centrifugación diferencial a grandes velocidades. Fue puesta a punto por Albert Claude. Se basa en las diferentes densidades de los orgánulos celulares (ver fotocopia).

- Cromatografía: se basa en un fenómeno simple, como es la extensión de una mancha de tinta sobre un trozo de papel secante. Los colorantes no se mueven a la misma velocidad que el líquido, unos avanzan con el frente del disolvente y otros se demoran al adherirse con mayor o menor fuerza a las fibras del papel. Tswett a comienzos del s.XX, usó este fenómeno al pasar un extracto de hojas a través de un tubo vertical lleno de un polvo adsorbente (ver fotocopia). Una variedad es la electroforesis, en este caso no es el flujo del disolvente el que mueve los componentes sino un campo eléctrico (ver fotocopia).

- Marcador de Isótopos: cualquier molécula puede marcarse incorporándola uno ó más isótopos radiactivos (isótopo: especies de un mismo elemento que presenta diferente masa atómica, ejemplo el deuterio 2H , el tritio 3H,…). La

radiación que emiten los núcleos de estos átomos permiten detectar la molécula marcada y seguir sus movimientos. Mediante autorradiografía se localizan las sustancias marcadas en las diferentes secciones celulares( los componentes marcados se recubre de una emulsión fotográfica durante unos días en la oscuridad, se revela y la radioactividad impresiona la placa fotográfica).

- Difracción de rayos X: Mediante esta técnica se puede determinar la disposición de los átomos en una molécula en estado cristalino, ya que según el espaciado de las unidades atómicas o moleculares que se repiten, los rayos X son desviados con diferente intensidad y con diferente ángulo. Los que poseen densidades electrónicas mayores, producen mayor difracción y los que poseen densidades menores, menor difracción, de esta manera se puede deducir la estructura tridimensional de algunos componentes celulares como proteínas y ácidos nucleicos.

- Cultivo celular: La mayoría de las células se dividen en un medio de cultivo en el laboratorio en condiciones adecuadas. Esto tiene importantes aplicaciones en el campo de la medicina, veterinaria, agricultura. Uno de los avances más importantes es la “Técnica del Aislamiento de Clones” (cultivo de un solo tipo de células), necesaria para estudios genéticos, injertos,… y el “La Obtención y Cultivo de Células Madre”.

6.- MODELOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR: Todas las células están formadas por los siguientes elementos:

- Membrana plasmática: formada principalmente por una bicapa lipídica en la cual hay, englobadas o adheridas a su superficie, ciertas proteínas. Los lípidos hacen que la membrana se comporte como una barrera aislante entre el medio acuoso intracelular y el medio acuoso extracelular. Las proteínas son las que permiten el paso (hacia el interior o exterior) de las sustancias hidrosolubles (las liposolubles pueden atravesar los lípidos de la membrana).

- Citoplasma: Es la parte de la célula comprendida entre la membrana plasmática y el núcleo (si posee núcleo). Está constituido por una solución líquida denominada hialoplasma o citosol, en el que están inmersos unos orgánulos que pueden o no estar delimitados por membranas, el citoesqueleto e inclusiones citoplasmáticas. En procariotas el citoplasma es más sencillo al carecer de orgánulos (excepto ribosomas), citoesqueleto y núcleo.

- Material genético: Formado por una o varias moléculas de ADN. Existen dos tipos: la célula procariota y la célula eucariota. Procariota: Son las células más primitivas, tamaño de 1µ a 10µ. El material genético no está rodeado por una envoltura nuclear, sino que se encuentra en una región nuclear específica, la región nucleoide. El ADN no se encuentra asociado a proteínas histonas. Carece de un sistema de endomembranas (orgánulos celulares), sólo posee ribosomas. No forma organismos pluricelulares. Pertenecen a este tipo de organización las bacterias y cianobacterias (Reino Moneras). Eucariota: El tamaño oscila entre 10µ y 100µ. El material hereditario se encuentra separado del resto de al célula por una doble membrana (membrana nuclear). El ADN se encuentra asociado a proteínas histonas. Posee un sistema de endomembranas (orgánulos) que ocupan gran parte del citoplasma y forman múltiples

compartimentos, cada uno de ellos con una función especializada, además se separan procesos metabólicos que son incompatibles entre sí. Todo esto conlleva a una mayor eficacia Poseen la capacidad de asociarse, formando organismos pluricelulares. Pertenecen a este tipo de organización los organismos del reino Protoctista, Hongos, Metafitas y Metazoos. 7.- LA CÉLULA EUCARIOTA

Existen dos tipos de células eucariotas: la vegetal y la animal. Ambas tienen en común: una membrana plasmática y ribosomas (orgánulo más pequeño y sin membrana), al igual que las bacterias, pero, sin embargo, se diferencian de ellas por la presencia de envoltura nuclear, orgánulos citoplasmáticos y citoesqueleto. Los orgánulos con membrana comunes en células vegetales y animales son el RER, REL, aparato de Golgi, mitocondrias, vacuolas, lisosomas y peroxisomas. También aparecen estructuras no membranosas además de los ribosomas: el citoesqueleto e inclusiones. Célula Vegetal:

- Posee además de la membrana plasmática una pared celular vegetal de celulosa.

- No tiene centriolos. - Posee unos orgánulos específicos, los plastos (cloroplastos, leucoplastos,…) - Tienen un sistema de vacuolas desarrollado , donde almacenan sustancias de

reserva, pigmentos, agua,… - Nutrición autótrofa fotosintética. Célula animal: - No posee pared celular. - No tiene plastos. - Si tiene centriolos (centrosoma). - No presenta un sistema de vacuolas tan desarrollado. - Nutrición heterótrofa.