1. Tema7. LA CÉLULA . CARACTERÍSTICAS GENERALES. NIVELES DE ORGANIZACIÓN. Biología. 2º bachillerato.09 de febrero de 2011
TEMA 7: LA CÉLULA .CARACTERÍSTICAS GENERALES.
1. TEORÍA CELULAR.(S)
2. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS CÉLULAS.
3. NIVELES DE ORGANIZACIÓN (s***)
a. PROCARIOTA s***
b. EUCARIOTA (DIFERENCIAS CON LA CÉLULA PROCARIOTA) (s***)
i. VEGETAL.
ii. ANIMAL.
4. DESCRIPCIÓN DE MÉTODOS DE ESTUDIO EN CITOLOGÍA. (S)
CONTENIDOS MÍNIMOS: - Enumerar los enunciados de la teoría celular.
- Explicar las estructuras básicas que encontramos en una célula.
- Diferenciar la célula procariota de la eucariota.
- Diferenciar la célula animal de la vegetal.
- Distinguir en imágenes y esquemas las distintas estructuras de la célula. Saber diferenciar en
imágenes los distintos tipos de células.
Cuestiones iniciales: ¿Cuáles son las características que definen a un ser vivo?
¿Qué dos modelos de organización celular presentan los seres vivos?
1. TEORÍA CELULAR (S).
La citología es la parte de la biología que se encarga del estudio de la célula. Como acontecimientos
importantes en el desarrollo de la citología podrían citarse:
• En 1655 ROBERT HOOKE observó láminas de corcho con un microscopio construido por él mismo ;
vio un conjunto de pequeñas celdas a las que denominó CÉLULAS, esta fue la primera vez que se
utilizó este término (Figura 1).
• Poco después LEEUWENHOEK construyó el primer microscopio simple (consiguiendo unos 200
aumentos) y observó los primeros protozoos.
Figura 1. Dos láminas de corcho dibujadas por Robert
Hooke. En realidad las células de estos trozos de corcho
han muerto y sólo quedan sus paredes externas. Aunque el
término célula fue utilizado por Hooke no adquirió su
significado actual como unidad básica de los seres vivos
hasta que transcurrieron más de 150 años
 En el siglo XIX, se desarrollaron los primeros microscopios ópticos y la microscopía se desarrolló con
técnicas de microscopia como la fijación, inclusión y tinción. Así en este siglo:
• en 1831 BROWN describió por primera vez el núcleo celular
• en 1839 PURKINJE introdujo el término protoplasma para designar la masa líquida que llena las
células
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• entre los años 1838 y 1839 el botánico SCHLEIDEN y el zoólogo SCHWANN comprobaron que
cualquier tipo de tejido procedente de toda clase de animales o vegetales estaba constituido por
células
Los conocimientos acumulados hasta entonces permitieron establecer una primera “TEORÍA CELULAR”
enunciada por SCHWAN (ZOÓLOGO) Y SCHEIDEN (Botánico) (1938) según la cual TODOS LOS SERES
VIVOS ESTÁN CONSTITUIDOS POR CÉLULAS COMO UNIDADES FUNDAMENTALES. Posteriores
descubrimientos permitieron ampliar esta primera teoría celular y elaborar una moderna TEORÍA CELULAR
que consta de los siguientes puntos :
• La materia viva está formada por células como unidad fundamental (la célula es la unidad
morfológica de los seres vivos)
• Las principales reacciones químicas de los seres vivos (metabolismo) suceden dentro de las células
(la célula es la unidad fisiológica de los seres vivos).
• Toda célula procede de otra célula.
• Las células contienen la información hereditaria de los organismos que se transmite de padres a
hijos ( la célula es la unidad genética de los seres vivos)
Algunos científicos no dieron validez universal a la teoría celular, los denominados RETICULARISTAS
sostenían que el tejido nervioso no estaba formado por células independientes sino que todas las células
formaban una red. Santiago Ramón y Cajal en 1906 demostró la individualidad de las neuronas e hizo
universal la Teoría Celular.
2. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA CÉLULA.
La célula es la unidad fisiológica y funcional de todos los seres vivos.
En todas las células podemos distinguir tres elementos básicos:
 La MEMBRANA PLASMÁTICA que las aísla del medio que las rodea y constituye la principal barrera
selectiva para el intercambio con el exterior. Está constituido por una bicapa de lípidos (que las aísla del
medio, y hace que las células aisladas se comporten como gotas de aceite) en la que quedan insertadas
proteínas (que permiten la entrada y salida de sustancias).
 El CITOPLASMA que incluyen una serie de elementos necesarios para el correcto funcionamiento de la
célula.
 El MATERIAL GENÉTICO. Está constituido por una o varias moléculas de ADN. Éstas pueden encontrarse :
• dentro de una vesícula formada por una doble membrana, denominada envoltura nuclear,
formando el NÚCLEO.
• o sin dicha envoltura, encontrándose entonces una sola fibra de ADN, más o menos
condensada, en una región del citoplasma denominada NUCLEOIDE.
Además las células tienen la capacidad de realizar las tres funciones vitales de forma autónoma:
NUTRICIÓN, RELACIÓN Y REPRODUCCIÓN.
¿por qué los virus no son seres vivos?
3. NIVELES DE ORGANIZACIÓN CELULAR.
Hay dos modelos diferentes de organización celular: LA CÉLULA PROCARIOTA Y LA CÉLULA
EUCARIOTA.
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A) ORGANIZACIÓN DE LA CÉLULA PROCARIOTA (Pro= antes; carion= núcleo)
• Son células más simples y pequeñas que las células eucariotas. Tienen el tamaño de pocas micras, similar
al de los orgánulos de las células eucariotas.
• Este tipo de células las encontramos exclusivamente en el REINO MONERA ( del que forman parte las
bacterias, los micoplasma, las arqueobacterias y alas cianofíceas). Se encuentran en la base de evolución
de los seres vivos.
• Básicamente en una célula procariota podemos DISTINGUIR LAS SIGUIENTES PARTES:
 MEMBRANA PLASMÁTICA. Que delimita la célula. Es similar a la de eucariota a excepción de que
no tienen esteroles y presentan unos repliegues denominados MESOSOMAS donde se sitúan las
enzimas que intervienen en la respiración celular y la fotosíntesis.
 Rodeando la membrana se encuentra la PARED CELULAR, que es una capa rígida que da forma a la
célula y es diferente de la de vegetales y hongos pues contienen PEPTIDOGLUCANO, Algunas
bacterias tienen CÁPSULAS Y CAPAS MUCOSAS rodeando la pared celular.
 Algunas bacterias presentan apéndices para moverse, FLAGELOS y otros relacionados con el
intercambio de material genético por conjugación (PELOS Y FIMBRAE), cuya composición es
diferente a los apéndices de eucariotas.
 CITOPLASMA. En procariota no existen compartimentos membranosos en el citoplasma y hay pocos
orgánulos. Podemos destacar los ribosomas (70S), más pequeños que los del citoplasma de
eucariotas y similares a los que hay dentro de los cloroplastos y mitocondrias. No poseen
citoesqueleto (microtúbulos y filamentos).
 MATERIAL GENÉTICO. El material genético se encuentra en una zona denominada NUCLEOIDE y
no está separado del citoplasma por ninguna membrana. Por ello se considera que los procariotas NO
TIENEN NÚCLEO VERDADERO. El nucleoide alberga una molécula de ADN bicatenario circular
superenrrollado asociado a algunas proteínas (CROMOSOMA BACTERIANO) y otras moléculas
pequeñas denominada PLÁSMIDOS que llevan información adicional, como la resistencia a
antibióticos, la capacidad de reproducirse por conjugación....
En cuanto a las FUNCIONES que llevan a cabo las células procariotas:
 NUTRICIÓN. En los procariotas se encuentran todo tipo de nutrición: pueden ser autótrofas
quimisintéticas, autótrofas fotosintéticas, heterótrofas con respiración aeróbica, anaeróbica y
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fermentadoras. En ningún caso son capaces de realizar procesos de fagocitosis y endocitosis, pues
carecen de citoesqueleto.
 REPRODUCCIÓN. Su reproducción es ASEXUAL y se realiza por división simple. No hay Mitosis
( no pueden formar el huso mitótico pues no tienen citoesqueleto). En este tipo de división el ADN
se duplica, cada copia se dirige a uno de los polos celulares y luego se divide el citoplasma. Por otra
parte aunque las bacterias no tienen reproducción sexual, poseen mecanismo para intercambiar
material genético dentro de la misma generación. Estos mecanismos se denominan PARASEXUALES
y son : CONJUGACIÓN, TRASFORMACIÓN Y TRADUCCIÓN.
B) ORGANIZACIÓN DE LA CÉLULA EUCARIOTA (EU= verdadero, carion= núcleo).
Las células eucariotas son más complejas y de mayor tamaño que las procariotas con un diámetro que
suele oscilar entre 10 y 30 um. Las células eucariotas se presentan en los reinos protoctistas (algas y
protozoos), hongos, plantas y animales Las células eucariotas se diferencian de las procariotas en tres
aspectos fundamentales: la estructura celular, la organización del material genético y el mecanismo de
división celular.
B1) ESTRUCTURA GENERAL DE LAS CÉLULAS EUCARIOTAS.


Están rodeadas por UNA MEMBRANA cuya función es
regular el transporte de sustancias y limitar la célula con el medio. Entre sus lípidos y a diferencia de
las procariotas presenta entre sus componentes el colesterol. En ocasiones y rodeando la membrana
plasmática existe una pared celular rígida de celulosa en vegetales y de quitina en algunos hongos.
 En cuanto al CITOPLASMA, la característica fundamental es la existencia de un conjunto de
membranas que dividen el interior de la célula en numerosos compartimentos.
 Así se caracterizan por tener una membrana que rodea el material genético y lo separa del
citoplasma, por lo que las célula eucariotas presentan un núcleo verdadero.
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 Las células eucariotas presenta numerosos orgánulos inexistentes en las células procariotas. Entre
los orgánulos rodeados de membrana de la célula eucariota cabe destacar:
o Retículo endoplasmático. Función_______________________________________
o Aparato de Golgi. Función____________________________________________
o Lisosoma________________________________________________________
o Vacuola_________________________________________________________
o Mitocondrias ____________________________________________________
o Cloroplastos_____________________________________________________
 Además hay otros orgánulos que no se encuentran rodeados de membrana como son:
o El citoesqueleto, formado por un entramado de filamentos proteicos que compone el
esqueleto de la célula y está implicado en la formación de cilios y flagelos, loa movimientos
intracelulares, los procesos de fagocitosis y exocitosis y la formación del huso mitótico
durante la división celular.
o Ribosomas, orgánulos esféricos encargados de la síntesis de proteínas. Son 80 S y son más
grandes que los de las células procariotas.
B2) ORGANIZACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO.
 Las células eucariotas tienen el material genético distribuido en varios cromosomas, cuyo número es fijo
para cada especie. Los cromosomas están formados por una molécula de ADN unida a histonas.
 Cuando los cromosomas no están densamente empaquetado (en la célula en reposo) el material genético se
denomina cromatina.
 Los cromosomas se sitúan en el núcleo, recinto separado del citoplasma por la membrana nuclear.
 Por otra parte, mientras que los genes de procariotas son continuos, es decir, todo el gen se traduce a
proteínas, la mayoría de los genes de eucariotas son fragmentados porque contienen secuencias que no se
traducen denominadas INTRONES, y cuya función es aumentar la variabilidad genética de la
especie.
B3) DIVISIÓN CELULAR.
Mientras que las células procariotas se dividen por bipartición simple, en eucariotas se ha desarrollado un
mecanismo más complejo denominado MITOSIS que asegura que todas las células hijas reciban la misma
dotación cromosómica. En la mitosis intervienen el huso cromático formado por elementos del citoesqueleto.
c) DIFERENCIA ENTRE CÉLULAS EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS (S***) ojo: estudiar bien.
CONCEPTO QUE LAS
PROCARIOTAS EUCARIOTAS
DIFERENCIA
TAMAÑO Pequeñas. Miden entre 1-5 um. Son más grandes. Miden 10 veces más que
las procariotas.
ORGANISMOS Bacterias, cianofíceas, micoplasmas y Protozoos, algas, plantas y animales.
arqueobacterias
FORMAS Tienen pocas formas: esféricas (cocos), de Tienen formas muy variadas. Pueden
bastón (bacilos), de coma (vibrio) o espiral constituir organismos unicelulares y
( espirilos). Siempre son unicelulares. pluricelulares.
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NÚCLEO No tienen núcleo verdadero. El material Tienen núcleo verdadero. Una membrana
genético está en contacto con el citoplasma nuclear separa el material genético del
en una región denominda nucleoide. No se citoplasma. Tienen uno o varios nucleolos
distinguen nucleolos.
ORGÁNULOS  No tienen orgánulos en el citoplasma a  Tienen orgánulos en el citoplasma
excepción de ribosomas. rodeados de membrana.
 Los ribosomas son más pequeños que en  Los ribosomas son 80 S.
eucariotas 70 S.  Tienen citoesqueleto.
 No tienen ciitoesqueleto
MEMBRANA No tienen colesterol. Presenta entrantes Tienen colesterol. No presentan
denominados mesosomas donde se localizan mesosomas.
las enzimas respiratorias.
PARED CELULAR Pared Celular de peptidoglucano. Algunas Pared celular en vegetales de celulosa y en
presentan cápsula hongos de quitina. Las células animales no
tienen pared
MATERIAL El ADN es una sóla molécula bicatenaria Existen varias moléculas de ADN lineal
GENÉTICO. circular superenrrollado. Aunque presenta asociado a histonas y formando
proteínas no tienen nucleosomas. También nucleosomas. Cada molécula de ADN al
aparecen pequeñas moléculas denominadas condensarse forma un cromosoma. Hay
plásmidos . Información continua en el ADN ADN similar al de procariotas en
cloroplastos y mitocondrias. Genes
discontinuos en el ADN.
ARN ARNm sin intrones. No precisa maduración. Son ARN m con intrones. Necesita maduración. La
policistrónicos. La transcripción y la traducción se transcripción se realiza en el núcleo y la
realizan en el mismo lugar. traducción en el citoplasma.
NUTRICIÓN El catabolismo puedes ser por fermentación El catabolismo se realiza por respiración
respiración aeróbica y anaeróbica. aeróbica.
Se realiza en los mesosmas. Se realiza en la mitocondria.
Fotosíntesis anoxigénica en los mesosomas En algunos casos puede haber
No realizan fagocitosis ni pinocitosis. fermentación.
Pueden realizar QUIMIOSÍNTESIS. Fotosíntesis oxigénica en los cloroplastos
(vegetales)
Presenta fagocitosis y pinocitosis.
No realizan QUIMIOSÍNTESIS.
DIVISIÓN NO HAY MITOSIS. El citoplasma se divide HAY MITOSIS O MEIOSIS. Los
CELULAR por bipartición. La reproducción es asexual. cromosomas se reparten en las células
Puede haber fenómenos de intercambio de hijas con ayuda del huso mitótico.
material genético en la misma generación Hay reproducción sexual y asexual.
(Parasexuales)
B) DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS EUCARIOTAS AUTÓTROFAS (VEGETALES) Y
HETERÓTROFAS (ANIMALES).
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Las células eucariotas a pesar de tener estructuras comunes todas ellas, presentan dos tipos de
organización según se encuentre en organismos animales o vegetales. Podemos señalar entre ellas las
siguientes diferencias:
 Las CÉLULAS VEGETALES tienen:
o Pared celular de celulosa.
o Una gran vacuola que generalmente sirve de almacén y que ocupa casi todo el citoplasma y desvía el núcleo
del centro.
o Tienen plastos que almacenan polisacáridos y si son estimulados por la luz se enriquecen en clorofila y se
convierten en cloroplastos fotosintéticos.
Además suelen tener un aparato de Golgi pequeño, no tienen o tienen muy pocos lisosomas (¿por
qué’_________ _________________________________________?) no almacenan glucógeno, sino
almidón. No tienen centriolos, ni cilios, ni flagelos.
 Las CÉLULAS ANIMALES se caracterizan por:
o No tienen pared celular, auque algunas pueden tener una membrana de secreción de mucopolisacáridos
denominada matriz celular, ésta no sepresenta en vegetales.
o Tienen centriolos, y algunas ,cilios y flagelos.
o Tienen vacuolas pequeñas, pocas y con función digestiva.
o Tienen muchos lisosomas.
o El polisacárido de reserva es el glucógeno ¿por qué______________________________________?
ESTRUCTURA DE LA CÉLULA EUCARIOTA ANIMAL VEGETAL
MEMBRANA DE PARED CELULAR DE CELULOSA* NO SI
ENVOLTURA
SECRECCIÓN
MATRIZ EXTRACELULAR* SI NO
RER SI SI
AG* GRANDE PEQUEÑO
ORGÁNULOS VARIAS
VACUOLAS* UNA GRANDE
MEMBRANOSOS PEQUEÑAS
CLOROPLASTOS* NO SI/NO
MITOCONDRIAS SI SI
CITOPLASMA RIBOSOMAS SI SI
ORGÁNULOS CENTRIOLOS* SI NO
NO CILIOS/FLAGELOS* EN ALGUNAS NO
MEMBRANOSOS MICROTÚBULOS SI SI
MICROFILAMENTOS* SI NO
INCLUSIONES ALMIDÓN* NO SI
DE RESERVA GLUCÓGENO* SI NO
NÚCLEO POSICIÓN* CENTRAL LATERAL
4.MÉTODOS DE ESTUDIO DE LA CÉLULA.
El desarrollo de las técnicas en citología ha permitido el avance en el conocimiento del papel que desempeñan
los distintos elementos celulares.
3.A. MICROSCOPÍA.
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Debido a su pequeño tamaño las células no se pueden observar a simple vista, por lo que es preciso utilizar
microscopios para su estudio.
Básicamente hay dos tipos de microscopía: microscopía óptica y electrónica.
MICROSCOPIO ÓPTICO.
El microscopio óptico se compone de un sistema de lentes convexas con el que es posible aumentar el tamaño
de la muestra.
Consta básicamente de dos lentes situadas en los extremos de un tubo:
- Lente objetivo. La lente más próxima a la muestra (generalmete hay varias dispuestas en una pieza
giratoria denominada revólver.
- Lente ocular ( la más próxima al observador).
El PODER DE RESOLUCIÓN es la propiedad más
importante de un microscopio, ya que de ella dependen la
nitidez con la que se distinguen los detalles. Se define
como la capacidad del microscopio para visualizar dos
puntos que se encuentran muy próximos entre sí. El ojo
humano tiene un poder de resolución de 100 um. El
microscopio óptico tiene un poder de resolución de 0,2
um , lo que es suficiente para poder ver células, y muchos
orgánulos si se tiñen previamente, pero no para ver
orgánulos como ribosomas o estructuras de los orgánulos.
El número de aumentos de un microscopio es la relación
entre el tamaño de la imagen y el tamaño real del objeto. El
microscopio óptico sólo puede llegar a 1200 aumentos.
Las muestras observadas deben de ser muy finas y con
frecuencia es necesario teñirlas. Para obtener
preparaciones permanentes se utilizan las siguientes
técnicas:
- Fijación: Consiste en tratar la muestra con líquidos
conservantes para que se fije su organización celular después de la muerte ( alcohol, formol etc..
- Inclusión . Para poder hacer cortes finos en tejidos blandos se suele incluir en parafina (similar a una
cera) que se vierte fundida en las muestras y después se solidifica.
- Corte. Las muestras deben de ser muy finas para que las atraviese la luz. Esto se consigue con los
mictrotomos que permiten efectuar cortes entre 6 y 12 um.
- Tinción: Para ver mejor las estructuras las muestras se tiñen con distintos colorantes: hematoxilina,
orceína, azul de metileno, verde de metilo, cristal violeta... Cada colorante puede teñir un orgánulo
determinado (ejm: tinción PAS, para el glicocálix, pues tiñe carbohidratos), Hematoxilina u orceína
para el núcleo, pues tiñe la cromatina... . También se utilizan varios colorantes a la vez.
Existen distintos tipos de microscopios ópticos:
- Microscopio de campo claro. Es el más común. Se necesita teñir las muestras si no tienen color natural
( como ejm algas).
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- Microscopio de contraste de fase. Aumenta el contraste entre las célula sy el medio y no hace falta
teñir. Es muy útil para observar células vivas.
- Microscopio de campo oscuro. Sólo la luz que atraviesa la muestra llega a la lente objetivo. La muestra
aparece iluminada sobre un campo oscuro.
- Microscopio de fluorescencia. Permite observar componentes fluorescentes en la célula o células
teñidas con compuestos fluorescentes.
MICROSCOPIO ELECTRÓNICO.
El primer microscopio electrónico no estuvo puesto a punto hasta mediados del siglo XX. Permitió un avance
en el estudio de los orgánulos, células las procariotas y virus.
Este instrumento funciona con la emisión de un haz de electrones en lugar de luz, en un tubo vacio en el
que en lugar de lentes se disponen electroimanes.
Existen dos tipos de microscopio electrónico:
- Microscopio electrónico de Transmisión (MET). Las muestras se cortan en secciones muy finas
(500 nm), se montan en una rejilla de cobre y se tiñen con metales pesados para que choquen en ella
los electrones. Las imágenes se observan en una pantalla. La capacidad de aumento de un
microscopio electrónico es de hasta un millón de aumentos (mil veces más que el mo) . El poder de
resolución es de hasta 4ª. Esto permite ver los ribosomas, los detalles de la estructura de los
orgánulos ( como por ejemplo de la membrana celular). Las estructuras celulares que se observan a
microscopia electrónica y no por óptica se llaman ultraestructuras.
- Microscopio electrónico de barrido (MEB). Sirve para visualizar la superficie de las muestras en
relieve. Las muestras no se cortan en secciones. Se cubren con una capa fina de metal pesado como
el oro y los electrones no atraviesan la uestra sino que la barren y emiten electrones secundarios
cuya intensidad depende del relieve, lo que origina una imagen tridimensional. Este microscopio
permite un aumento menor ( 20000) y el tamño mínimo observables es de 10nm.
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CRIOFRACTURA.
Es una técnica utilizada con el microscopio
electrónico. Es muy útil para el estudio de las
superficies cortadas y orgánulos celulares. El
proceso comprende tres pasos:
1. Congelación de la muestra ( muy rápida
para que no se formen cristales.
2. Fractura con una cuchilla. No hay corte
sino fractura por las líneas de mímina
resistencia.
Sombreado metálico. Después se destruye el
material biológico con detergentes y sólo queda el molde de metal que se observa al microscopio electrónico.
Señala el tipo de técnica que se ha utilizado para observar estas células y orgánulos.
3.
INCLUDEPICTURE "http://eos.cnice.mecd.es/mem2001/biologia/galeria/im
3B. RADIOAUTOGRAFÍA.
Sirve para identificar determinadas sustancias dentro de la célula o el camino que siguen dentro ello. Para
ello se marcan determinados componentes celulares con sustancias radiactivas. Por ejemplo, si se quiere
saber qué células sintetizan ARN, se añade uridina radiactiva durante un tiempo. Todo el ARN fabricado
será radiactivo. Bastará cubrir la preparación con una emulsión fotográfica para que las radiaciones
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impresionen la película y al revelarla se observe la radiactividad en los núcleos y los ribosomas, lugar donde se
encuentra el ARN.
¿Qué sustancia radiactiva utilizarías para detectar el ADN?
3.c. INMUNOHISTOQUÍMICA.
Consiste en teñir determinadas estructuras celulares utilizando anticuerpos específicos para ellas pegados
a colorantes fluorescentes,.
Después sólo hay que observar la preparación al microscopio de fluorescencia.
3d. FRACCIONAMIENTO CELULAR.
Algunos aspectos del estudio de la célula requieren la separación de los
orgánulos celulares, para lo que se utiliza la técnica del fraccionamiento
celular que consiste en:
1. Homogenización: consiste en romper las células con distintas
técnicas: uso de una disolución hipotónica, ultrasonidos,
aplastamiento en un tubo de vidrio con un émbolo...
2. Separación de los distintos orgánulos celulares. Se realiza por
medio de centrifugación de alta velocidad diferencial
(centrifugaciones sucesivas a distintas velocidades) . Cada
velocidad hace que se sedimenten unos orgánulos celulares y no
otros según sea su tamaño.
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