Tema 1 de Biología y Geología de 4º ESO

1. BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA
4º ESO
TEMA 4 (1)
LA CÉLULA.
ESTRUCTURA Y FUNCIONES.
CROMOSOMAS.
DIVISIÓN CELULAR.

2. PRIMER MICROSCOPIO
El primer microscopio utilizado
para observar seres vivos
micrsocópicos fue construido por
Anton von Leeuwenhoek en el
siglo XVII.
Era un mecanismo muy sencillo
que tenía este aspecto.
El microscopio no tenía ninguna
lente. Simplemente se
depositaba una gota de agua en
el agujero y la gota se estiraba y
acortaba con el tornillo. La propia
gota de agua servía como lente.
Hoy en día tendría este aspecto.

3. OBSERVACIONES DE
LEEUWENHOEK
Aún así, Leeuwenhoek fue capaz de hacer observaciones bastante
detalladas.

4. MICROSCOPIO DE HOOKE
La primera persona en observar células fue Robert Hooke, que analizó
una finísima lámina de corcho mediante un microscopio rudimentario de
su propia invención.

5. TEORÍA CELULAR
La Teoría Celular, fue propuesta por Schleiden & Schwann en 1838, a
partir de las observaciones de Robert Hooke y de sus propieas
observaciones al microscopio, y se resume en que:
La célula es la unidad FUNCIONAL y
ESTRUCTURAL de los seres vivos.
Este enunciado general se desglosa en tres subapartados:
1) Todos los seres vivos están formados por células.
2) La célula es la unidad más pequeña capaz de realizar las
tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción.
3) toda célula procede, por división, de una célula anterior.

6. La teoría celular quiere decir:
a) Todos los seres vivos están formados por
células, aunque sólo sea por una.
Para que un ser se considere que está vivo, debe
de estar formado por células.
En el caso de microorganismos, se trataría de una
única célula, aún así capaz de realizar las tres
funciones vitales.
SIGNIFICADO DE LA TEORÍA CELULAR
b) La célula es la unidad más pequeña y
sencilla capaz de realizar las tres funciones
vitales.
Un organismo unicelular es capaz de realizar por
si mismo los tres procesos de nutrición, relación y
reproducción.
c) Toda célula procede, por división, de una
célula anterior.
Todas las células, y por tanto todos los seres
vivos, proceden de la reproducción de seres
vivos anteriores.

7. FUNCIONES CELULARES
Son las mismas funciones vitales que desarrolla cualquier ser vivo:
a) NUTRICIÓN:
Consiste en la obtención de
MATERIA y ENERGÍA del
medio para realizar las funciones
vitales o para reponer su propia
materia perdida por el desgaste.
Estas transformaciones se
realizan en el interior celular y
reciben el nombre de
METABOLISMO.
Al final del proceso de nutrición
se generan SUSTANCIAS DE
DESECHO que deben ser
expulsadas (EXCRETADAS)
hacia el exterior de la célula.

8. b) RELACIÓN:
Consiste en la capacidad de las células para RESPONDER a los
CAMBIOS en el medio ambiente (ESTÍMULOS).
Esta capacidad es la que permite a los organismos ADAPTARSE a los
cambios ocurridos en su entorno y sobrevivir.
FUNCIONES CELULARES (2)

9. FUNCIONES CELULARES (3)
c) REPRODUCCIÓN:
Consiste en la capacidad de las células para GENERAR copias más
o menos exáctas de sí mismas.
En organismos unicelulares esta capacidad origina nuevos seres;
en organismos pluricelulares, la reproducción produce células
nuevas en el crecimiento y repone aquellas que han muerto o se
han perdido.

10. NIVELES DE ORGANIZACIÓN
La materia viva está ORGANIZADA: no solo se trata de un conjunto de
moléculas (biomoléculas) distintas de la materia inerte, sino que estas
moléculas están ordenadas, y de este orden surge un funcionamiento.
Además, como ya hemos visto, este orden ha de ser mantenido, gracias
a la función de nutrición.
Se denomina NIVEL DE ORGANIZACIÓN a cada uno de
los grados de complejidad en los que se organiza la
materia.
vs.

11. Estos grados de complejidad son JERÁRQUICOS: los grados mayores
son más complejos que los inferiores, y los grados inferiores están
incluidos en los grados superiores
NIVELES DE ORGANIZACIÓN (2)

12. NIVELES DE ORGANIZACIÓN (3)
Hay dos tipos de niveles de organización:
Son aquellos en los que la materia no está viva
(a: sin; bio: vida)
Comprende los siguientes niveles: nivel subatómico, atómico,
molecular, macromolecular, y nivel orgánulo. El nivel orgánulo es
el último nivel abiótico.
1. niveles ABIÓTICOS:

13. NIVELES DE ORGANIZACIÓN (4)
2. niveles BIÓTICOS:
Son aquellos en los que la materia está viva.
El primer nivel biótico es el nivel CELULAR o nivel CÉLULA.
Los demás niveles bióticos serían:
Nivel TEJIDO: conjunto
de células similares entre
sí y que realizan la
misma función.
Tejido muscular
Nivel ÓRGANO: unión
de varios tejidos distintos
que se asocian para
desempeñar una función
concreta superior.
Músculo (bíceps)
Nivel SISTEMA: unión
de varios órganos muy
parecidos entre sí,
con predominancia
de un tejido concreto,
para realizar una
función superior.
Sistema muscular

14. NIVELES DE ORGANIZACIÓN (5)
Nivel APARATO: unión de
varios órganos distintos
entre sí para realizar una
función superior.
Aparato Locomotor
Nivel ORGANISMO:
formado por el
conjunto de aparatos
y sistema que
funciona de manera
coordinada.
...y todos los niveles
superiores a nivel
ecológico.

15. ESTRUCTURA CELULAR
TAMAÑO DE LAS CÉLULAS:
Las células, tanto animales como vegetales, poseen un tamaño microscópico.
Sólo en algunos casos, como el óvulo humano, algunas neuronas y fibras
musculares, las células son tan grandes que es posible observarlas con una
buena lupa.
La únidad en que se miden las células es el micrómetro (μm), que equivale a la
millonésima parte de un metro (10-6
m), o también la milésima parte de un
milímetro (10-3
mm) .

16. FORMA DE LAS CÉLULAS:
Generalmente, las células vegetales
tienden a tener formas regulares, ya que
están encerradas en la Pared Celular
vegetal, mientras que las células animales
tienen formas más variadas.
ESTRUCTURA CELULAR (2)
La forma de las células es muy variada y
se relaciona con la función concreta que
desempeñan dentro de un organismo.
Este proceso de transformación de la
célula para adaptarse a una función se
denomina ESPECIALIZACIÓN
CELULAR, y en la mayoría de casos es
irreversible.

17. DIFERENCIACIÓN CELULAR
La diferenciación celular es el proceso por el cual las células de
un organismo sufren modificaciones en su información genética
para adquirir la morfología y las funciones de un tipo celular
específico y diferente al resto de tipos celulares del organismo.
Las células que aún no se
han determinado y que, por
tanto, pueden dar lugar a
cualquier tipo celular se
denominan células
pluripotenciales o
tutipotenciales.
El proceso de diferenciación
es irreversible: una vez
modificada su forma y
función, una célula no puede
revertir al estado
pluripotencial.

18. LA CÉLULA EUCARIOTA
Una célula eucariota típica presenta una
estructura básica compuesta por:
a) La MEMBRANA PLASMÁTICA: es una fina
capa con dos funciones:
1. Delimita la célula, es decir separa el
contenido de la misma del medio ambiente.
2. Regula el intercambio de sustancias con
el exterior: lo que tiene que entrar y lo que
tiene que salir
b) El CITOPLASMA: es el interior celular,
donde se encuentran los ORGÁNULOS,
estructuras encargadas de realizar las
funciones celulares.
1. controlar el funcionamiento celular.
2. transmitir la información genética (genes).
c) El NÚCLEO: considerado por algunos como
un orgánulo más, es la estructura que contiene
al material genético (ADN), encargado de:

19. ORGÁNULOS CELULARES
Los orgánulos celulares se pueden clasificar en tres grupos: los que están
cubiertos por una membrana simple, los que están cubiertos por una
membrana doble y los que no están recubiertos por membrana (son simples
partículas).
CUBIERTOS POR MEMBRANA SIMPLE
NOMBRE FUNCIÓN
VACUOLAS Vesículas membranosas encargadas de almacenar
sustancias.
LISOSOMAS Vesículas membranosas que contienen enzimas
digestivas. Realizan la digestión de partículas de
alimento.
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Sistema de membranas y túbulos que ocupa casi
todo el citoplasma. Hay dos tipos:
a) RUGOSO, con ribosomas adheridos, encargado
de fabricar proteínas.
b) LISO, sin ribosomas, encargado de fabricar
lípidos (grasas):
APARATO DE GOLGI Orgánulo membranoso formado por la agrupación de
vesículas. Distribuye por la célula las sustancias
producidas por el retículo endoplásmico.

20. ORGÁNULOS CELULARES (2)
CUBIERTOS POR MEMBRANA DOBLE
MITOCONDRIA Orgánulo alargado, en formade habichuela. Su función es
obtener energía para la célula mediante la respiración
celular.
En la respiración celular, los nutrientes provinientes de
los alimentos son oxidados con el oxígeno obtenido en la
respiración, dando como resultado energía química con
la que la célula realiza todas sus funciones.
CLOROPLASTO Orgánulo exclusivo de células vegetales.
Es donde se realiza la forosíntesis.

21. ORGÁNULOS CELULARES (3)
ORGÁNULOS SIN MEMBRANA (PARTÍCULAS)
RIBOSOMAS Pequeños orgánulos carentes de membrana, constituidos por
ARN y proteínas.
Pueden estar dispersos por el citoplasma o asociados al
retículo endoplásmico (rugoso).
Su función es la síntesis de proteínas.
CITOESQUELETO Conjunto de filamentos de proteína que forman redes dentro de
la célula, a modo de andamios.
Mantienen la forma de la célula e intervienen en el movimiento
celular y la división celular.
CENTRIOLOS Cilindros formados por proteínas que dirigen el movimiento de
cilios y flagelos, y en el reparto de ADN durante la división
celular.

23. ESTRUCTURA CELULAR (4)
2 GRANDES TIPOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR.
CÉLULAS PROCARIOTAS CÉLULAS EUCARIOTAS
Menor tamaño (0,3-3 μm) Mayor tamaño (5-20 μm)
Menor complejidad. Mayor complejidad.
Material genético disperso por el
citoplasma.
Material genético encerrado en una
estructura especializada (núcleo).
No posee orgánulos. Posee orgánulos que realizan funciones
específicas.
Sólo las bacterias poseen células
procariotas.
Protistas, hongos, plantas y animales, sus
células son eucariotas.

24. 2 MODELOS DE CÉLULAS EUCARIOTAS
Podemos distinguir dos modelos de células eucariotas: células
ANIMALES y células VEGETALES.

25. CÉLULA VEGETAL CÉLULA ANIMAL
Las células vegetales tienen una gran
vacuola única que ocupa casi la totalidad
del citoplasma, llegando a desplazar al
mismo núcleo a la perfieria de la célula
Las células animales poseen muchas
pequeñas vacuolas dispersas por el
citoplasma.
Las células vegetales tienen los centriolos
no agrupados como centrosomas.
Las células animales tienen centrosomas
bien organizados.
Las células vegetales están rodeadas por
una gruesa pared celular de celulosa, que
limita su crecimiento y fija su forma. La
única comunicación posible entre células
contiguas es mediante unos poros, los
plasmodesmos.
Las células animales no poseen pared
celular.
Algunas células no vegetales, como las de
los hongos o bacterias, poseen una pared
similar, pero que no contiene celulosa.
Las células vegetales poseen cloroplastos
para realizar la fotosíntesis, ya que son
organismos autótrofos.
Las células animales no poseen
cloroplastos.
2 MODELOS DE CÉLULAS EUCARIOTAS (2)

26. EL NÚCLEO CELULAR
El núcleo es generalmente la estructura más voluminosa de las
células eucariotas. En él se encuentra la gran mayoría del ADN
celular, que contiene la información genética.
En las células animales suele ocupar una posición central, pero en las
células vegetales se encuentra desplazado hacia la periferia debido al
gran tamaño de las vacuolas.
Las células suelen tener un solo núcleo, pero existen células
polinucladas, como las células musculares estriadas, o células carentes
de núcleo, como los glóbulos rojos.

27. EL NÚCLEO CELULAR (2)
Un núcleo habitualmente consta de:
a) la MEMBRANA NUCLEAR, que
es doble, y que está surcada por
poros hechos de proteínas, que
regulan el intercambio de sustancias.
b) el NUCLEOPLASMA, medio
interno similar al citoplasma.
c) el NUCLEOLO, que solo puede
verse si la célula no está en división.
Es donde se producen los
ribosomas.
d) la CROMATINA, un filamento de
ADN asociado a proteínas. Cuando
se condensa, forma los
cromosomas.

28. Los CROMOSOMAS son estructuras de forma filamentosa que
aparecen durante la división celular. Reparten la información
genética contenida en el ADN de la célula madre hacia las
células hijas.
Químicamente, los cromosomas están formados por una larguísima
cadena de ADN (lo que antes hemos llamado cromatina) muy enrollada,
a la que se unen diferentes proteínas que mantienen su estructura.
LOS CROMOSOMAS (2)

29. LOS CROMOSOMAS (2)
Un cromosoma está formado por:
1. dos CROMÁTIDAS unidas por un
punto denominado CENTRÓMERO o
CONSTRICCIÓN PRIMARIA.
Cada cromática es identica a la otra
(tienen el mismo ADN) por lo que se
llaman cromátidas HERMANAS.
2. cada cromátida suele presentar 2
BRAZOS, de tamaño irregular.
3. el extremo final de cada cromátida se
denomina TELÓMERO.
4. puede haber CONSTRICCIONES
SECUNDARIAS que hagan aparecer
fragmentos SATÉLITES.

30. LOS CROMOSOMAS (3)
NÚMERO DE CROMOSOMAS:
Cada especie tiene un número de cromosomas característico. Puede haber:
a) organismos HAPLOIDES:
b) organismos DIPLOIDES:
Poseen un solo juego de cromosomas en sus células.
Se representan por la letra n, que indica que el número de tipos
diferentes de cromosomas presentes en cada célula.
Algunos organismos pasan por fases haploides en su ciclo
vital, como los hongos, o pueden ser hapolides durante toda
su vida, como las levaduras.
Poseen un número par de cromosomas en sus células
somáticas (no reproductoras).
Estos cromosomas se denominan cromosomas homólogos y
cada uno procede del gameto de un progenitor.
Se representan por la letra 2n.
La gran mayoría de organismos superiores (plantas y animales)
son diploides.
c) organismos POLIPLOIDES:
Poseen un gran número de cromosomas homólogos en sus
células .
Se representan por la letra n precedida de un número que indica
el número de copias (3n, 4n, 16n, etc).
Muchas plantas y algunos insectos son poliploides.

31. LOS CROMOSOMAS (4)
TIPOS DE CROMOSOMAS:
Dependiendo de la posición del centrómero podemos distinguir:
a) Metacéntrico: el centrómero está en el centro y los brazos son iguales.
b) Submetacéntrico: el centrómero está desplazado, los brazos son desiguales.
c) Acrocéntricos: el centrómero se acerca mucho a los telómeros.
d) Telocéntricos: el centrómero se localiza en el extremo del cromosoma y solo
se puede observar un brazo.

32. EL CARIOTIPO
El CARIOTIPO es el conjunto de los cromosomas de una
especie.
En el cariotipo se distinguen dos tipos de
cromosomas:
a) HETEROCROMOSOMAS o
CROMOSMAS SEXUALES:
Intervienen en la determinación del sexo.
En la especie humana hay dos: X e Y.
En las mujeres se encuentran dos copias
del cromosoma X. En los hombres hay una
copia del cromosoma X y otra del
cromosoma Y.
b) AUTOSOMAS:
Constituyen el resto de los cromosomas y
son iguales en ambos sexos.
Las células somáticas (no reproductoras)
del ser humano poseen 46 cromosomas
distribuidos en 23 parejas homólogas.

33. EL CICLO CELULAR
El CICLO CELULAR es la secuencia de modificaciones
que sufre una célula desde su formación hasta que se
divide originando dos células hijas.
La duración del ciclo celular depende del tipo de célula y de las
condiciones ambientales (temperatura, nutrientes, luz, etc) y puede variar
de unas pocas horas a algunos días.

34. FASES DEL CICLO CELULAR
El ciclo celular en eucariotas se divide en
las siguientes fases:
a) INTERFASE (G): es la fase que ocupa
el 95% del tiempo de vida de la célula,
cuando no se está dividiendo.
A su vez se divide en:
1) G1: es la fase en la que la célula
recién formada crece de tamaño y
desarrolla todos sus orgánulos.
2) S: en esta fase la célula sintetiza
una copia de su ADN en previsión de
una nueva división.
3) G2: en esta fase la célula se
dispone a dividirse, por lo que tiene
que duplicar todo su citoplasma.
b) MITOSIS (M): es la fase en la que la
célula se divide, dando lugar a dos
células hijas, que retoman la fase G...

36. LA DIVISIÓN CELULAR o MITOSIS
En la fase de división o FASE M, a partir de una célula
madre se originan dos células hijas con idéntico número
de cromosomas que la progenitora.
En las células eucariotas, esta división presenta dos fases:
a) división del núcleo, denominada generalmente MITOSIS.
b) división del resto de la célula, del citoplasma, denominada
CITOCINESIS.
La mitosis es un proceso continuo, pero para poder estudiarlo mejor se
ha dividido en 4 fases: PROFASE, METAFASE, ANAFASE y
TELOFASE.

37. En la profase:
- El ADN se condensa, se pueden ver claramente los cromosomas.
- El nucleolo desaparece.
- Aparecen unas fibras de proteínas entre los polos de la célula, llamadas huso
acromático. En ambos extremos del huso están los centriolos, que controlan
todo el proceso.
- La membrana nuclear desaparece y los cromosomas quedan libres en el
citoplasma.
MITOSIS (1): PROFASE

38. MITOSIS (2): METAFASE
En la metafase:
- Los cromosomas se unen por el centrómero al huso acromático.
Esta unión se produce en el llamado PLANO ECUATORIAL de la célula.
Esto es FUNDAMENTAL: si los cromosomas se unieran en otro punto de la
célula el reparto de información genética entre las células hijas no seria
equitativo.
-Las cromátidas hermanas de capa cromosoma están orientadas hacia los
polos opuestos de la célula.

39. MITOSIS (3): ANAFASE
En la anafase:
- Los cromosomas se rompen por el centrómero. Las cromátidas se separan.
- Las fibras del uso acromático empiezan a acortarse, controladas por los
centriolos.
- Las cromátidas hermanas se desplazan hacia cada uno de los polos de la
célula. A partir de este momento se convierten en cromátidas independientes.

40. En la telofase:
- Una vez terminada la migración de las cromátidas, desaparece el huso
acromático.
- Se reconstruye una nueva membrana nuclear alrededor de cada grupo de
cromátidas. Esto dará lugar a los núcleos de las células hijas.
- Las cromátidas se descondensan progresivamente, volviendo a convertirse en
simple cromatina.
- Reaparece el nucleolo en cada nuevo núcleo.
MITOSIS (4): TELOFASE

41. CITOCINESIS
Si la mitosis ha transcurrido sin problemas, cada célula recibirá una copia del
material genético de la célula madre. Por tanto, serán genéticamente idénticas.
Pero, una vez concluida la división del núcleo, tiene que dividirse sel resto de la
célula, el citoplasma, y hay que repartir los orgánulos entre ambas células hijas.
Este proceso de CITOCINESIS es diferente si se trata de células vegetales o
animales.
En células ANIMALES se produce el
reparto de los orgánulos y
posteriormente la célula sufre una
estrangulación a nivel del plano
ecuatorial.
En células VEGETALES se tiene
que formar una pared celular
nueva que separe a las nuevas
células hijas. Esta pared celular se
denomina fragmoplasto.

42. MEIOSIS
La MEIOSIS es un tipo de división reduccional, ya que a partir
de una célula madre diploide (2n) se forman cuatro células
hijas haploides (n), es decir, con la mitad del contenido de
ADN que la célula progenitora.
En todos los vertebrados, esta división reduccional tiene lugar en las gónadas,
y las células que se forman son los gametos.
¿Qué ocurriría si los gametos se formaran por simple mitosis y tuvieran la misma
información genética que el resto de las células?

43. MEIOSIS (2)
La meiosis a veces se compara con 2 mitosis consecutivas: una es
reduccional (origina células con la mitad de cromosomas) y la otra es
ecuacional (la célula se divide como una célula normal).
Ambas divisiones también se dividen en profase, metafase, anafase y telofase.
En la profase 1 aparecen los
cromosomas, como la profase normal,
pero no se encuentran al zar, sino que
se asocian en parejas de homólogos.
En el caso de los seres humanos, por
ejemplo, se verían 23 parejas de
cromosomas homólogos en el centro de
la célula.
Cuando los cromosomas homólogos
están juntos, se tocan en ciertas partes
de las cromátidas y se produce un
intercambio de material genético. Este
fenómeno natural se conoce como
RECOMBINACIÓN.

44. LA RECOMBINACIÓN
Durante la profase 1 los cromosomas, que están emparejados con sus homólogos, se
“tocan”. Estos puntos donde hay contacto se denominan QUIASMAS.
En los quiasmas se tocan cromátidas homólogas, nunca hermanas. Es decir, que se
tocan cromátidas que pertenecen a cromosomas distintos.
Al deshacerse el quiasma, cada cromátida ha intercambiado parte de su información
genética con su homóloga. Por tanto, poseen información genética distinta a la que
poseían originalmente. Este proceso se denomina RECOMBINACIÓN.

45. MEIOSIS (2)
En la metafase 1 las fibrillas del huso acromático
unen parejas de cromosomas homólogos, aún
unidos por los quiasmas, no cromosomas
individuales.
En la anafase 1 a cada polo celular se dirige un
cromosoma completo, no medio cromosoma.
En la telofase 1 se forman dos células hijas
haploides (n) con la mitad de cromosomas que la
célula madre.
Finalmente, tiene lugar una citocinesis.
Después de completar la mitosis reduccional, las dos
células hijas se preparan para entrar en la meitosis
ecuacional, para obtener finalmente 4 células
haploides.
En las siguientes fases de la meiosis ocurre:

46. MEIOSIS (3)
En la profase 2, sin pasar por interfase, se
vuelve a formar un huso acromático y a
condensar los cromosomas, constituidos
por dos cromátidas.
En la metafase 2 los cromosomas se
disponen en la placa ecuatorial de la
célula.
En la anafase 2 se separan las cromátidas
hermanas y cada una se dirige a un
extremo de la célula.
En la telofase 2 y citocinesis se obtienen
en total 4 células hijas haploides (n)
distintas, cada una con la mitad de
cromosomas que la célula madre
La mitosis ecuacional es muy parecida a una
mitosis normal:

47. MITOSIS vs. MEIOSIS
MITOSIS MEIOSIS
Duplicación del ADN Duplicación del ADN
No se produce
recombinación
Se produce recombinación
de cromosomas homólogos
Se separan cromosomas
homólogos
Se separan cromátidas
hermanas
Se separan cromátidas
hermanas
Se obtienen 2 células
hijas diploides iguales
entre sí y a la célula
madre.
Se obtienen 4 células
hijas haploides
distintas entre sí y de
la célula madre

48. SIGNIFICADO BIOLÓGICO DE LA MITOSIS
Y LA MEIOSIS
La mitosis y la meiosis son dos mecanismos
de división celular con un significado biológico
diferente.
En los organismos pluricelulares, la mitosis
supone el crecimiento del individuo mediante
sucesivas divisiones a partir de una única
célula inicial, además de una forma de
renovación de las células del cuerpo.
En organismos unicelulares, la mitosis es la
forma de reproducción asexual.
Mediante la meiosis se originan gametos
haploides, indispensables para asegurar un
número constante de cromosomas en la
especie.
Además, la meiosis asegura la variabilidad
genética gracias a la recombinación, que
hace que cada gameto lleve información
diferente.