MODELOS CELULARES

CIENCIA 

La ciencia  es el conjunto de conocimientos estructurados sistemáticamente. La ciencia es el conocimiento obtenido mediante la observación de patrones regulares, de razonamientos y de experimentación en ámbitos específicos, a partir de los cuales se generan preguntas, se construyen hipótesis, se deducen principios y se elaboran leyes generales y sistemas organizados por medio de un método científico

MÉTODO CIENTÍFICO.

El método científico, por lo tanto, se refiere a la serie de etapas que hay que recorrer para obtener un conocimiento válido desde el punto de vista científico, utilizando para esto instrumentos que resulten fiables. Lo que hace este método es minimizar la influencia de la subjetividad del científico en su trabajo.

CAMPO DE ESTUDIO DE LA BIOLOGÍA 

Anatomía: Nivel macro estructural. Trata de la estructura del organismo; es decir, cómo está hecho el organismo. Por ejemplo, la estructura de una célula, la apariencia externa de un organismo, la descripción de sus órganos u organelos, la organización de sus órganos, los vínculos entre sus órganos, etc.

Biofísica: Nivel Cuántico. Estudia las posiciones y el flujo de la energía en los organismos; o sea, cómo fluye, se distribuye y se transforma la energía en los seres vivientes. Por ejemplo, la trayectoria de la energía durante el ciclo de Krebs, la transformación de la energía química a energía eléctrica para generar un impulso nervioso, la transferencia de energía durante un proceso metabólico, el flujo de la energía en el movimiento de los cilios en un protozoario, etc. 

Bioquímica: Nivel atómico y molecular. Se dedica al estudio de la estructura molecular de los seres vivientes y de los procesos que implican transformaciones de la materia; o sea, de qué están hechos los seres vivientes y cómo se disponen las substancias químicas en ellos. Por ejemplo, los compuestos que forman la estructura de los seres vivientes, las transformaciones químicas durante la fotosíntesis, las substancias químicas implicadas en la respiración y sus transformaciones, la actividad enzimática, la autosíntesis del material genético, las clases de substancias implicadas en los procesos digestivos, la nutrición, etc.

Citología: Nivel Celular. Estudio de la célula. Incluye anatomía, fisiología, bioquímica y biofísica de la célula. Para el estudio de la célula se usan todos los campos de estudio de la Biología porque la célula es la unidad estructural y funcional de todos los seres vivientes.

Ecología: Nivel Planetario. Estudia las interacciones entre los seres vivientes y sus relaciones con el medio que los rodea. También se define como el estudio de las plantas y los animales en relación con sus ecosistemas; sin embargo, ESTO ES INCORRECTO, pues el término “ecosistema” ya incluye tanto a los seres vivientes como a los factores no vivientes. El ecosistema es el conjunto de factores bióticos y factores abióticos actuando de forma recíproca en la naturaleza.

Embriología: Estudia el desarrollo de los animales y las plantas, desde las células germinales hasta su nacimiento como individuos completos. También se llama Biología del Desarrollo.

Etología: En Biología, estudio del comportamiento de los seres vivientes con un Sistema Nervioso Central cefalizado. Incluye el origen genético y ambiental de dicho comportamiento. También se denomina Psicobiología, Biopsicología o Biología del Comportamiento. Por ejemplo, la espiritualidad, la cual se considera como un sistema complejo de procesos cerebrales ante el estrés, constituidos por señales neuroquímicas emitidas por núcleos neurotransmisores hacia otras zonas del cerebro. Otros ejemplos son la emigración, la búsqueda de pareja, los tropismos, etc.

Evolución: Estudia todos los cambios que han originado la diversidad de seres vivientes en la Tierra, desde sus orígenes hasta el presente. Se le llama también Biología Evolutiva, y a los Biólogos especializados en esta rama se les llama Biólogos Evolucionistas.

Fisiología: Estudio de las funciones de los seres vivientes; por ejemplo, digestión, respiración, reproducción, circulación, fisión binaria, etc. La fisiología estudia cómo funciona cada órgano u organelo de los seres vivientes, desde las bacterias hasta los mamíferos, cómo se autorregulan y cómo afectan las funciones de un órgano y organelo al resto de los órganos u organelos en un individuo.

Genética: Es el estudio de la herencia. Contemporáneamente, la Genética se ha convertido en una ciencia con aplicación en muchas industrias humanas, por ejemplo, en Biotecnología, Ingeniería Genética, Clonación, Medicina Genética, etc.

Inmunología: Estudio de las reacciones defensivas que despliegan los organismos en contra de cualquier agente agresivo, sea éste del entorno o del mismo interior del organismo. En Biología, la Inmunología no se concreta solo al sistema inmune de los seres humanos, sino al de cada especie que habita el globo. Por ejemplo, gracias a la producción de sustancias que defienden a las plantas de agentes patógenos, los seres humanos contamos con una amplia variedad de medicamentos contra diversos padecimientos. Un buen ejemplo es el Ácido Acetilsalicílico, el cual fue descubierto en la corteza del sauce y que en nosotros actúa como analgésico, anti-inflamatorio y antitrombótico.

Medicina: Estudia los métodos y remedios por medio de los cuales los organismos enfermos pueden recuperar la salud. Aunque estamos acostumbrados a relacionar Medicina con enfermedades humanas, en realidad, la Medicina es una rama de la Biología aplicable a todos los seres vivientes.  

Micología: Estudio de los hongos, patógenos o no patógenos.

Microbiología: Estudio de los microorganismos, tanto innocuos como patógenos; por ejemplo, bacterias, protozoarios y hongos. Aunque se incluyen dentro del campo de la microbiología, los virus no se consideran como microbios, pues carecen de las características estructurales básicas que poseen los biosistemas auténticos. Por esta razón, los virus son estudiados especialmente por la Virología (vea abajo).

Paleobiología: Se conoce también como Paleontología o Biología Paleontológica. Es el estudio de los seres vivientes que existieron en épocas prehistóricas. Por ejemplo, el comportamiento del Tyrannosaurus rex, el registro fósil del Homo sapiens neanderthalensis, etc.

Protozoología: Estudio de los Protistas. El grupo Protista incluye a los protozoarios, las algas y los micetozoides.

Sociología: Estudio de la formación y del comportamiento de las sociedades y de los vínculos entre diversas sociedades de organismos, incluyendo a las sociedades humanas.

Taxonomía: Se aplica a la organización y clasificación de los seres vivientes. La taxonomía incluye también a los virus, los cuales no son considerados como seres vivientes. Clasificación es el ordenamiento de objetos en grupos de acuerdo a sus características. La Taxonomía se llama también Sistemática.

Virología: Esta rama de la Biología se dedica al estudio de los virus. Los virus son seres abióticos o inertes. Hay virus patógenos y virus benéficos desde el punto de vista humano. Los virus pueden afectar a todas las clases de seres vivientes, sean bacterias, protozoarios, hongos, algas, plantas o animales.

Zoología: Estudio de los animales. El campo incluye a los protistas, que son considerados como eucariotas unicelulares o coloniales y que difieren por mucho de los verdaderos animales.

COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA

Las células están compuestas por una enorme

cantidad y variedad de moléculas que pueden

clasificarse en:

• Componentes inorgánicos

• Componentes orgánicos

Componentes inorgánicos

    

AGUA

 Iones: Cationes: K+, Na+, Ca++, Mg++, Fe++

Aniones: Cl-, PO4H=, CO3H-, SO4

-, NO3

• Sales Minerales (sulfatos, cloruros, fosfatos)

En los seres vivos representa el componente

más abundante, ya que puede variar entre un

55 y un 70 % del peso de un organismo.

Se la encuentra como solvente de las principales

soluciones orgánicas, tanto a nivel intracelular

como extracelular.

Cuando un compuesto se disuelve en agua,

decimos que es hidrosoluble o hidrofílico,

mientras que si no lo hace en agua, pero sí en

lípidos decimos que es liposoluble o hidrofóbico

Al formar parte de soluciones debemos tener en

cuenta que en las mismas podemos medir su

grado de acidez o alcalinidad a través del pH.

El pH es un número que representa el potencial

de Hidrógeno presente en una solución, este

número varía en una escala que va de 1 a 14,

donde:

pH = 7 neutro

pH entre 1 y 7 ácido

pH entre 7 y 14 básico o alcalino

Se considera como pH fisiológico o pH de la vida

al que se encuentra dentro de un rango que va

entre 7,32 y 7,45

Cuando el pH se encuentra por debajo de ese

rango se dice que estamos en presencia de

una acidosis y cuando se encuentra por encima

del mismo se habla de alcalosis

COMPONENTES ORGÁNICOS 

• Glúcidos o hidratos de carbono o azúcares

• Proteínas

• Lípidos o grasas

• Ácidos Nucleicos

Glúcidos

Son moléculas encargadas de actuar como el

principal combustible energético de las células.

Pueden presentarse en su forma más simple,

llamada monosacáridos o en formas más

complejas que resultan de la asociación de

varios monosacáridos entre sí.

2 monosacáridos: disacárido

3 a 10 monosacáridos: oligosacárido

Más de 10 monosacáridos: polisacáridos

Glúcidos

El monosacárido más representativo del grupo es

la glucosa, otros son la galactosa, la fructosa,

la ribosa, la desoxirribosa

Un ejemplo de disacárido es la lactosa (azúcar

de la leche, formado por una glucosa y una

galactosa)

Ejemplos de polisacáridos son la celulosa (pared

de células vegetales), el almidón y el glucógeno

(ambos son moléculas de reserva de glúcidos,

almidón en células vegetales y glucógeno en

células animales

GLUCIDOS

Representación de la molécula de glucosa

Proteínas

Son cadenas de más de 50 aminoácidos unidos

por uniones peptídicas (péptido es sinónimo de

aminoácido)

2 aminoácidos unidos = dipéptido

3 a 9 aminoácidos unidos = oligopéptidos

Más de 10 aminoácidos unidos = polipéptidos

PROTEÍNAS 

Estructura general de los aminoácidos donde R’

es un residuo lateral que varía de un

aminoácido a otro.

Grupo

Amino

Grupo

Ácido

Las proteínas poseen diversos niveles de

organización estructural, llamados estructuras

primaria, secundaria y terciaria.

De estos niveles depende que las proteínas

tengan una forma tridimensional específica y

diferente para cada proteína y de esa forma

tridimensional depende la función de cada

proteína.

Proteínas

Cumplen diversas funciones en los seres vivos:

• Transporte

• Forman estructuras

• Actúan como enzimas, o sea que aceleran la

velocidad de las reacciones químicas

LIPIDOS 

Dentro de este grupo se incluyen a un amplio y

variado número de sustancias muy distintas

entre sí, pero que tienen en común el hecho de

ser insolubles en agua y solubles en solventes

orgánicos como el alcohol, el éter y el

cloroformo.

Entre los lípidos más importantes de los seres

vivos podemos mencionar:

• Ácidos grasos

• Triglicéridos

• Esteroides

• Fosfolípidos

Ácidos grasos: son lós lípidos más sencillos,

están compuestos por un ácido en uno de sus

extremos y una larga cadena hidrocarbonada

Triglicéridos: están formados por 3 ácidos grasos

unidos a una molécula de glicerol

Estas dos subfamilias de lípidos actúan como

reserva energética del organismo.

Esteroides: son lípidos más complejos que

cumplen funciones diversas en el organismo.

Ejemplos:

• Colesterol (integrante de las membranas)

• Vitaminas A, D, E, K

• Testosterona (hormona sexual masculina)

• Estrógenos (hormonas sexuales femeninas)

Fosfolípidos: moléculas

compuestas por un

grupo fosfato, un alcohol

y dos cadenas de ácidos

grasos. Son los

componentes más

importantes de las

membranas celulares

Ácidos nucleicos

Son largas cadenas de

nucleótidos. Un

nucleótido está

formado por la unión

de un azúcar, una

base nitrogenada y

un grupo fosfato.

Ácidos nucleicos

Dos azúcares participan de la formación de los

ácidos nucleicos:

• Ribosa en el ARN

• Desoxirribosa en el ADN

ÁCIDOS NUCLEICOS 

Cinco bases nitrogenadas pueden encontrarse

en los ácidos nucleicos, las derivadas de la

purina se llaman bases púricas y las derivadas

de la pirimidina, bases pirimídicas 

Principales características de los ácidos

nucleicos y diferencias entre ellos

LA CELULA 

Una célula es la unidad morfológica  y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo.. De este modo, puede clasificarse a los organismos vivos según el número de células que posean: si solo tienen una, se les denomina unicelulares (como pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos microscópicos); si poseen más, se les llama pluricelulares. En estos últimos el número de células es variable: de unos pocos cientos, como en algunos nematodos, a cientos de billones (10¹⁴), como en el caso del ser humano. Las células suelen poseer un tamaño de 10 µm y una masa de 1 si bien existen células mucho mayores.

CÉLULA PROCARIONTE  

Se llama procariote a las células sin núcleo celular definido, es decir, cuyo material genético se encuentra disperso en el citoplasma, reunido en una zona denominada nucleoide. Por el contrario, las células que sí tienen un núcleo diferenciado del citoplasma, se llaman eucariotas, es decir aquellas cuyo ADN se encuentra dentro de un compartimento separado del resto de la célula.

ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO 

• Cápsula o Vaina: es laxa y mulacilaginosa compuesto por polisacárido o polipéctidos. No siempre está presente. Es común en bacterias patógenas (esporas).

• Pared celular: en todos los procariotas, estructura de sostén mecánico, presenta poros. Para su constitución ver trabajo práctico de bacterias (Gram + y Gam -).

• Flagelo: No siempre presente. Su constitución es de naturaleza proteica. Su función para el desplazamiento de algunos de estos organismos en medios húmedos o acuosos.

• Membrana Plamática: Semipermeable y selectiva, compuesta por una capa bilipidica y proteínas. Nunca se presenta el colesterol.

• Citoplasma: Se trata de un gel, que deja que las estructuras inmersas en él se muevan fácilmente. Su constitución es de agua , proteínas, iones, lípidos e hidratos de carbono.

• Mesosoma: Prolongaciones de la membrana plasmática hacia el interior del citoplasma en forma de rulo (abierto: no forma compartimentos) y donde se acumula gran cantidad de corpúsculos respiratorios adheridos a ella. Su función es muy parecida a lo que se realiza en la mitocondria de los eucariotas: zona relacionada con la respiración.

• Laminillas o lamelas: Se trata de pliegues membranosos que se extienden desde la membrana plástica hacia el interior (abiertos: no forma compartimentos). Su función puede ser muy diversa dependiendo de el organismo que se trate, como por ejemplo: presentar pigmentos relacionados con la fotosíntesis (bacteriorodopsina o bacterioclorofíla) o partículas captadores de nitrógeno molecular, etc.).

• Ribosomas y Poliribosomas: Los ribosomas en los procariontes son de 70 S (Cada ribosoma está constituido por dos subunidades, llamadas mayor y menor. El tamaño de las subunidades suele indicarse en función de la velocidad con lo cual sedimenta en un campo centrífugo. La unidad que expresa dicha velocidad se denomina Svedberg (S), y depende no sólo del tamaño de la partícula, sino también de su forma y densidad . Los poliribosomas son un conjunto de ribosomas unidos por una hebra de ARN mensajero. La función es de intervenir en la síntesis de proteínas.

• Plásmidos: Son moléculas de ADN en la que la doble hélice se encuentra formando un círculo cerrado. Es más pequeño que el ADN comosómico bacteriano, y el hecho de su presencia le transmite a ese individuo caracteres que no se presentan en aquello que no lo portan.

• ADN: También conocido como ADN cormosómico, es circular, cerrado, desnudo (no presenta histonas) y presenta toda la información génica del individuo. Siempre hay una sola hebra o a lo sumo dos (cuando se duplica). Por lo general el ADN se ubica en un sector del citoplasma que se le llama "zona nuclear". Esta zona es muy cercano a los mesosomas, pues se trata de un lugar donde se desprende mucha energía.