Evolución de la organización celular: de lo abiótico a lo eucariota. - Prof. Rodicio Rodic, Apuntes de Biología Celular

¡Descarga Evolución de la organización celular: de lo abiótico a lo eucariota. - Prof. Rodicio Rodic y más Apuntes en PDF de Biología Celular solo en Docsity! TEMA 2 Organización estructural de los seres vivos. Células y tejidos. • Niveles de organización en biología En la materia viva existe una jerarquía de niveles estructurales de complejidad creciente que se denominan niveles de organización. Los distintos niveles de organización que habitualmente se consideran en biología ordenados de menor a mayor complejidad son: nivel atómico, nivel molecular, nivel celular, nivel orgánico y nivel poblacional. Los dos primeros niveles se suelen denominar niveles abióticos, pues las estructuras que les son propias (átomos y moléculas) no poseen por sí solas los atributos de la vida. Así, el nivel celular es el nivel inferior cuyas estructuras, las células, están dotadas de vida propia. Existe una excepción: los virus, parásitos intracelulares obligados, los cuales, aún teniendo un grado de organización inferior al celular, sí poseen algunos de los atributos de la vida. Cabe destacar que en cada nivel, además de tener las funciones y propiedades de los niveles inferiores, aparecen funciones y propiedades "nuevas", que emergen como fruto del mayor grado de organización y complejidad que presentan los niveles superiores, de la interacción mutua entre las estructuras constituyentes de cada nivel, como una expresión más de la frase: "el todo es más que la suma de las partes”. • La célula como unidad fundamental de los seres vivos La célula es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. Morfológica, en la medida en que todos los seres vivos están formados por una o más células, y funcional, en cuanto que las funciones que caracterizan al ser vivo (nutrición, relación y reproducción) también tienen lugar a nivel celular. También se suele decir que la célula es la porción más pequeña de materia viva que está dotada de vida propia. • Todas las siguientes son propiedades básicas de las células excepto ¿cuál? a) Las células tienen núcleo y mitocondrias La aparición de las primeras células. • Pasos fundamentales en la aparición de las células - Síntesis prebiótica de moléculas sencillas. Las moléculas orgánicas simples podían polimerizar espontáneamente bajo las condiciones que se pensaba que existían en la atmósfera primitiva (poco o nada oxígeno libre, constando principalmente de CO2 y N2, además de pequeñas cantidades de gases como H2, H2S y CO, condiciones reductoras...). - Autorreplicación de las moléculas de ARN. El siguiente paso en la evolución fue la formación de las macromoléculas. Las primeras macromoléculas debieron de ser los ácidos nucleicos, pues son los únicos capaces de dirigir su propia replicación. Dentro de los ácidos nucleicos, el ARN es el único capaz de servir como molde y catalizar su propia replicación. Como consecuencia, se cree que el ARN ha sido el sistema genético inicial, y que una etapa temprana de la evolución química estuvo basada en moléculas de ARN con replicación propia. -Traducción de las secuencias de ARN a secuencias de aminoácidos y sustitución del ARN por ADN como material hereditario. Las interacciones en orden entre el ARN y los aminoácidos evolucionaron a lo que hoy es el código genético, y el ADN reemplazó al ARN como el material genético. - Formación de compartimentos limitados por membrana. La primera célula se presupone que surgió de la envoltura del ARN de replicación propia y sus moléculas asociadas por una membrana compuesta por fosfolípidos (componente básico de todas las membranas biológicas presentes hoy en día). - Evolución del metabolismo. Debido a que las células se originaron en un mar de moléculas orgánicas, estas eran capaces de obtener alimento y energía directamente de su ambiente. Pero una situación como esta es limitada en sí misma, por lo que las células necesitaron evolucionar sus propios mecanismos de creación de energía y sintetizar las moléculas necesarias para su replicación. La creación y la utilización controlada de la energía metabólica es primordial para todas las actividades celulares, y los procesos principales del metabolismo energético se han conservado prácticamente intactos en las células actuales. Todas las células utilizan ATP como fuente de energía metabólica para llevar a cabo la síntesis de los constituyentes celulares y conducir otras actividades que requieren energía. Los mecanismos utilizados por las células para generar ATP han evolucionado en tres etapas, correspondientes a la evolución de la glucolisis, fotosíntesis y metabolismo oxidativo. El desarrollo de estos procesos metabólicos cambió la atmósfera de la Tierra, alterando el curso de la evolución. • ¿Cuál se cree que fue la molécula con la que se inició la evolución de los seres vivos y por qué? El ARN, porque es el único capaz de servir como molde y catalizar su propia replicación. Células procariotas y eucariotas. • ¿Cuáles son los componentes de las células procariotas? La célula procariota posee membrana plasmática (con pliegues hacia el interior: mesosomas). En la parte externa se origina una envoltura protectora y resistente, la pared celular, de composición variada, rígida y responsable de la forma de la célula. Además, algunas bacterias tienen cubiertas mucosas en el exterior de la pared celular denominadas cápsulas o capas mucosas según su anchura. El citoplasma está formado por una matriz gelatinosa, el protoplasma, que contiene proteínas y enzimas y alberga los ribosomas, únicos orgánulos que podemos encontrar en este tipo de célula. El material genético se encuentra en el nucleoide, zona situada en la región central del citoplasma, que no está protegida por una membrana nuclear. En algunas especies bacterianas, además del DNA cromosómico, se ha detectado la presencia adicional de una o más moléculas de DNA pequeñas y circulares denominadas plásmidos. Además, algunas poseen flagelos, pilos y fimbrias o pelos. • ¿Cuáles son los componentes de las células eucariotas? Las células eucariotas se dividen en animales y vegetales. Aunque poseen la misma estructura, las células vegetales tienen unos orgánulos característicos (cloroplastos) y una cubierta externa de celulosa (pared celular) que las células animales no presentan. Todas las células eucariotas poseen membrana plasmática, citoplasma y núcleo. El citoplasma es la zona comprendida entre el núcleo y la membrana plasmática y contiene en su interior una serie de elementos diferenciados, denominados orgánulos (ribosomas, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, peroxisomas, lisosomas, endosomas (células animales y fúngicas) vacuolas y mitocondrias). El medio fluido donde se hallan inmersos estos orgánulos se llama hialoplasma o citosol. También se encuentra inmerso en este fluido el citoesqueleto, que consiste en una serie de fibras que da forma a la célula y conecta distintas partes celulares. Está formado por tres tipos de componentes: los microtúbulos, que forman asociaciones tales como los centriolos (exclusivo de las células animales) y los cilios y flagelos;los filamentos de actina; y los filamentos intermedios. El núcleo está formado por la envoltura nuclear (formada por dos membranas concéntricas perforadas por poros nucleares), el nucleoplasma, el nucléolo y la cromatina (material genético de la cromosomas). Cabe destacar que todas las células eucariotas cuentan con un sistema de endomembranas, formado por la envoltura nuclear, el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, los lisosomas, las vesículas de transporte y los endosomas. • Haz un cuadro comparativo de las características de las células procariotas y eucariotas. CÉLULA PROCARIOTA CÉLULA EUCARIOTA Tamaño 0.2-2.0 µm 10-100 µm Núcleo celular No Sí ADN Circular Lineal Cromosomas Uno (el nucleoide) Múltiples, cada uno con dos cromátidas, centrómero y telómeros Ploidía Haploide Diploide, en gametos haploide y en otros casos poliploide o con alternancia Nucleolo No Sí Reproducción asexual Por fisión binaria Por mitosis, esporulación, propágulo y otros mecanismos Reproducción sexual No Frecuente, es por meiosis Transferencia genética horizontal Sí No, salvo en casos de endosimbiosis Multicelularidad No, salvo en mixobacterias Común Composición de la pared celular Glicopéptidos Celulosa (plantas), quitina (hongos) Esteroles y esfingolípidos en la membrana celular No Sí Orgánulos membranosos No Sí Ribosoma 70S 80S Citoesqueleto Simple Complejo Plásmidos Sí Raros Operones Sí No Flagelo Simple Complejo Tipos de metabolismo Muy variado Dos principales Fagocitosis, pinocitosis, exocitosis No Sí Transcripción y traducción Simultáneas Independientes Intrones y exones en el ARNm No Mayormente Antigüedad Más antiguo Más reciente • ¿Cuáles son los dos grandes grupos de organismos procariotas? Las arquebacterias y las eubacterias. • ¿Cuál es el origen de la célula eucariota? Se cree que las células eucariotas evolucionaron a partir de una asociacion simbiótica de las procariotas: endosimbiosis. • ¿Qué simbiosis se piensa que han tenido lugar durante la evolución de las células eurariotas? La endosimbiosis, que se sustenta con los estudios de las mitocondrias y cloroplastos, los cuales se cree que han evolucionado desde bacterias que vivían en grandes células. Células animales y vegetales. • Haz un cuadro comparativo de las características de las células animales y vegetales. CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL Membrana Sí Sí Pared celular No Sí Envoltura nuclear Sí Sí Citoplasma Sí Sí Mitocondrias Sí Sí Cloroplastos No Sí Vacuolas Pequeñas Muy grandes Lisosomas Sí No Centriolos Sí No Granos de almidón No, a veces tiene de glucógeno Sí Forma Irregular Regular Respiración celular Sí Sí Fotosíntesis No Sí División celular Contricción de la célula para producir dos células hijas Crecimiento de un nuevo tabique que separa a las dos células hijas • ¿Qué características identifican a una célula como vegetal? A diferencia de las animales, las vegetales poseen una pared celular. Además, poseen unos orgánulos, los cloroplastos, que son los encargados de la fotosíntesis. Organismos multicelulares. Tejidos. • Desarrollo de los organismos multicelulares. Los organismos multicelulares evolucionaron de los eucaritas unicelulares hace al menos 1700 millones de años. Algunos eucariotas unicelulares forman agregados multicelulares que parecen representar una transición evolutiva desde una única célula a un organismo multicelular. El aumento de la especialización celular determinó la transición de las colonias agregadas a los verdaderos organismos multicelulares. La continua especialización y la división de las funciones entre las células de un organismo ha proporcionado la complejidad y diversidad observada en los muchos tipos de células que componen las plantas y animales de hoy, incluyendo de los seres humanos. • Especialización y cooperación. Especialización: proceso por el cual las células sufren cambios en su expresión génica para adquirir funciones y una morfología específica. Dicho proceso es el que motiva que las células dependan de otras células para cubrir sus