El Microscopio y el Poder de Resolución
El avance en el estudio de la biología ha dependido directamente de la capacidad de observación a través del microscopio. Los límites de resolución varían según el instrumento utilizado:
- Ojo humano: 0,2 mm
- Microscopio óptico: 0,2 µm (hasta 1500 aumentos)
- Microscopio electrónico: 0,5 nm (hasta 1.000.000 de aumentos)
La Célula: Unidad Fundamental de la Vida
La célula es la unidad anatómica y fisiológica más pequeña de un ser vivo. Es la forma de vida más elemental capaz de realizar las funciones vitales por sí misma: nutrirse, relacionarse y reproducirse.
Clasificación General: Procariotas vs. Eucariotas
Las células se pueden clasificar de diferentes maneras según su estructura y complejidad:
| Característica | Célula Procariota | Célula Eucariota |
|---|---|---|
| Núcleo | No posee | Sí posee |
| Antigüedad | Más antiguas (+) | Más recientes (-) |
| Orgánulos | Solo ribosomas | Numerosos orgánulos |
| Reinos | Monera (Bacterias) | Protista, Fungi, Vegetal y Animal |
Diferencias entre Célula Animal y Vegetal
| Característica | Célula Animal | Célula Vegetal |
|---|---|---|
| Forma | Variada | Poligonal |
| Plastos (Cloroplastos) | No | Sí |
| Vacuolas | Pequeñas y numerosas | Grandes y pocas |
| Núcleo | Centrado | Desplazado hacia un lado |
| Pared celular | No | Sí (de celulosa) |
| Tamaño | Generalmente más grande (+) | Generalmente más pequeña (-) |
| Nutrición | Heterótrofa | Autótrofa |
| Centriolos | Sí | No |
| Fragmoplastos | No | Sí |
Fragmoplastos: Se trata de un tabique de separación que se produce durante la división celular para dividir la pared celular; está compuesto principalmente de celulosa.
Organización Celular: Unicelular vs. Pluricelular
- Unicelulares: Formados por una sola célula. Son organismos más complejos individualmente, ya que esa única célula debe realizar todas las funciones vitales.
- Pluricelulares: Formados por muchas células. Las células individuales son más sencillas y especializadas, por lo que no pueden sobrevivir aisladas y necesitan agruparse.
Clasificación por Reinos
| Reino | Organización | Nutrición | Ejemplos |
|---|---|---|---|
| Monera | Unicelular | Autótrofa / Heterótrofa | Bacterias |
| Protista | Unicelular | Autótrofa / Heterótrofa | Algas, Protozoos |
| Fungi | Unicelular / Pluricelular | Heterótrofa | Hongos, Levaduras |
| Vegetal | Pluricelular | Autótrofa | Plantas |
| Animal | Pluricelular | Heterótrofa | Animales |
Orgánulos Celulares y sus Funciones
| Orgánulo | Características | Función |
|---|---|---|
| Mitocondrias | Forma ovalada; doble membrana con pliegues llamados «crestas». | Respiración celular y obtención de energía. |
| Lisosomas | Pequeñas bolsas membranosas con enzimas en su interior. | Digestión celular. |
| Aparato de Golgi | Sacos membranosos aplanados («cisternas») rodeados de vesículas. | Secreción celular y transporte de sustancias. |
| Cloroplastos | Forma ovalada y doble membrana. La interna forma discos llamados «tilacoides» (contienen clorofila). | Fotosíntesis (ocurre en los tilacoides y el estroma). |
| Retículo Endoplasmático | Conjunto de sacos y canales conectados entre sí. Rugoso (con ribosomas) y Liso (sin ribosomas). | Liso: Síntesis de lípidos. Rugoso: Síntesis de proteínas. |
| Ribosomas | Pequeñas partículas formadas por dos subunidades (ARN + proteínas). | Síntesis de proteínas. |
| Vacuolas | Vesículas membranosas redondeadas de diferente tamaño. | Almacenan sustancias de reserva o desecho y regulan el agua (H2O). |
| Citoesqueleto | Entramado de fibras de proteínas dispersas por el citoplasma. | Movimiento, soporte y transporte interno. |
| Centriolos | Cilindros huecos formados por microtúbulos proteicos. | Intervienen en la división celular. |
El Núcleo Celular
El núcleo es el centro de control de la célula y contiene la información genética:
- Membrana nuclear: Doble capa que protege el material genético y lo separa del citoplasma.
- Poros nucleares: Perforaciones que facilitan el intercambio de sustancias entre el núcleo y el citoplasma.
- Nucleoplasma: Medio líquido interno del núcleo, similar al citoplasma.
- Nucléolo: Zona oscura formada por ARN y proteínas; su función es la creación de ribosomas.
- Cromatina: Maraña de filamentos de ADN y proteínas. Durante la división celular, se condensa formando cromosomas.
Cromosomas y Genética Humana
- Diploides (2n): Células con dos juegos de cromosomas.
- Haploides (n): Células con un solo juego de cromosomas.
En el ser humano, las células somáticas son diploides (2n = 46 cromosomas: 23 del padre y 23 de la madre). Los gametos (óvulos y espermatozoides) son haploides (n = 23).
Metabolismo Celular: Nutrición y Energía
Nutrición Celular
- Nutrición Autótrofa: Transforma moléculas simples (H2O, CO2, sales minerales) en moléculas complejas (glúcidos, lípidos, proteínas) y O2 mediante la fotosíntesis en los cloroplastos. Ejemplo: Plantas, algas y algunas bacterias.
- Nutrición Heterótrofa: Obtiene energía a partir de moléculas orgánicas complejas mediante la digestión celular en los lisosomas. Ejemplo: Animales, hongos y protozoos.
Respiración Celular y Fermentación
- Respiración Celular: Proceso aeróbico (con O2) donde se oxidan glúcidos para obtener energía (E), produciendo H2O y CO2 como desechos. Ocurre en las mitocondrias.
- Fermentación: Proceso anaeróbico (sin O2) para obtener energía. Es menos eficiente y genera residuos orgánicos.
- Fermentación Alcohólica: Produce metanol/etanol (CH3-CH2-OH). Realizada por levaduras.
- Fermentación Láctica: Produce ácido láctico (CH3-CHOH-COOH). Realizada por bacterias y células musculares (causante de las agujetas).
La Célula Procariota
- Tamaño: Aproximadamente diez veces menor que una eucariota.
- Estructura: Muy sencilla, sin núcleo definido.
- Mesosoma: Pliegue de la membrana donde se realiza el metabolismo.
- Plásmidos: Pequeñas moléculas de ADN circular extracromosómico.
Morfología Bacteriana
- Cocos: Forma esférica.
- Bacilos: Forma de bastón.
- Vibrios: Forma de coma.
- Espirilos: Forma de espiral.
Función de Relación
Las células reciben estímulos del entorno y reaccionan ante ellos:
- Movimiento: Las células pueden desplazarse mediante pseudópodos (glóbulos blancos), cilios o flagelos (espermatozoides).
- Secreción: Respuesta mediante la liberación de sustancias u hormonas.
- Resistencia: Las procariotas que no pueden moverse pueden formar esporas de resistencia ante condiciones adversas.
Teorías sobre el Origen de la Vida
Teoría Endosimbiótica
Propuesta para explicar el origen de las células eucariotas. La endosimbiosis es el proceso por el cual una célula integra a otra en su interior para beneficio mutuo. Argumentos a favor:
- Mitocondrias y cloroplastos tienen ADN circular propio, similar al bacteriano.
- Poseen doble membrana (la interna de la bacteria original y la externa de la vacuola de fagocitosis).
- Tienen un tamaño similar a las bacterias y se multiplican de forma independiente.
Generación Espontánea y Pasteur
Antiguamente se creía que la vida surgía de la materia en descomposición. Louis Pasteur demostró definitivamente que los microorganismos solo se originan a partir de otros microorganismos preexistentes.
Teoría de la Síntesis Prebiótica (Oparin y Haldane)
Explica el origen de la vida a partir de materia inorgánica en la Tierra primitiva:
- Atmósfera primitiva: Rica en metano, amoniaco, hidrógeno y vapor de agua (sin oxígeno libre).
- Reacciones químicas: La energía de tormentas y radiación UV permitió la formación de moléculas orgánicas sencillas.
- Sopa primitiva: Estas moléculas se acumularon en los océanos, formando coacervados (esferas huecas).
De estos procesos surgiría LUCA (Last Universal Common Ancestor), la primera célula. Alternativamente, la Teoría de la Panspermia sugiere que la vida pudo llegar a la Tierra desde el espacio exterior.