. NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS

proceso biologico.

1.     NIVELES DE ORGANIZACIÓN  DE LOS SERES VIVOS

1.1. Nivel celular: comprende las células, que son unidades de materia viva constituidas por una membrana y un citoplasma. Se distinguen dos tipos de células:

Las células procariotas: son las que carecen de envoltura nuclear y, por lo tanto, la información genética se halla dispersa en el citoplasma, aunque condensada en una región denominada nucleoide.

Las células eucariotas son las que tienen la información genética rodeada por una envoltura nuclear, que la aísla y protege, y que constituye el núcleo.

Las células son las partes más pequeñas de la materia viva que pueden existir libres en el medio. Los organismos compuestos por una sola célula se denominan organismos unicelulares, y deben desarrollar todas las funciones vitales.

1.2. Nivel pluricelular: abarca a aquellos seres vivos que están constituidos por más de una célula. Se pueden distinguir varios grados de complejidad o subniveles. De menor a mayor complejidad son los siguientes:

-Tejidos: son conjuntos de células especializadas muy parecidas, que realizan la misma función y que tienen un mismo origen.

-Órganos: son las unidades estructurales y funcionales de los seres vivos superiores. Están constituidos por varios tejidos diferentes y realizan una acción concreta.

-Sistemas: son conjuntos de órganos parecidos, pero que realizan acciones independientes. Por ejemplo, el sistema nervioso, el óseo, el muscular, o el endocrino.

-Aparatos: son conjuntos de órganos que pueden ser muy diferentes entre sí, pero cuyos actos están coordinados para constituir lo que se llama una función.

1.3. Nivel de población: abarca a las poblaciones, que son el conjunto de individuos de la misma especie que viven en una misma zona y en un momento determinado. Se considera a los organismos de la misma especie no como individuos concretos, sino desde el punto de vista de las relaciones que se establecen entre ellos en el espacio y en el tiempo.

Nivel de ecosistema: se estudia tanto el conjunto de poblaciones de diferentes seres que viven interrelacionados, la llamada comunidad o biocenosis, como el lugar, con sus condiciones fisicoquímicas, en donde se encuentra el llamado biotopo. El conjunto de biocenosis y biotopo se llama ecosistema. El conjunto de ecosistemas de toda la Tierra o biosfera puede ser considerado como el nivel más complejo de organización de los seres vivos

2.     TEORÍA CELULAR

Célula, es una palabra muy sencilla pero con un gran significado en la historia de la biología. En 1665, el científico inglés Robert Hooke, utilizando un microscopio primitivo, observó en un pedazo de corcho muy delgado pequeñas celdas a las cuales llamó células, hasta este momento dichas celdas no se relacionaban con la vida de las plantas, sino con el almacenamiento de ciertos "jugos". Desde aquí el microscopio comenzó a ser una herramienta esencial en el ámbito científico de la época y en el desarrollo de la biología en general.Luego, muchos otros científicos en otros países durante diecisiete décadas y utilizando el microscopio, lograron perfeccionar el diseño de este instrumento lo que permitió una mejor visualización de las células.

Reseña histórica de la teoría celular:

ROBERT HOOKE (1665)
Con sus observaciones postuló el nombre célula para referirse a los compartimentos que encontró en un pedazo de corcho, al observar al microscopio
ANTON VAN LEEUWENHOEK (1673)
Realizó observaciones de microorganismos de charcas, eritrocitos humanos, espermatozoides.
THEODOR SCHWANN (1839)
Postuló el primer concepto sobre la teoría celular . Las células son la parte elemental tanto de plantas como de animales.
RUDOLF VIRCHOW (1850)
Escribió: "Cada animal es la suma de sus unidades vitales, cada una de las cuales contiene todas las características de la vida. Todas las células provienen de otras células".

Los postulados de la teoría celular de nuestra época incluyen las ideas expuestas por los mencionados investigadores:
a. Todos los seres vivos están compuestos de células y productos celulares.
b. Sólo se forman células nuevas a partir de células preexistentes.
c. Todas las células actuales son descendientes de células ancestrales.
Concepto actual de célula
La célula es la unidad más pequeña de materia viva, capaz de llevar a cabo todas las actividades necesarias para el mantenimiento de la vida. Tiene todos los componentes físicos y químicos necesarios para su propio mantenimiento, crecimiento y reproducción.

3.     ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DE LAS CÉLULAS

Con el desarrollo de la microscopía, en 1937 Chatton propuso dos términos para designar las clases de células presentes en la naturaleza: células procarióticas y células eucarióticas. Estos términos tienen significado etimológico (pro = antes, karyon = núcleo, eu = verdadero), debido a la estructura que presentaban las células al observarse con detenimiento al microscopio.

3.1. Tipos de células.

3.1.1. Procariotas. Muy simples y primitivas. Apenas tienen estructuras en su interior. Se caracterizan por no tener un núcleo propiamente dicho; esto es, no tienen el material genético envuelto en una membrana y separado del resto del citoplasma. Además, su ADN no está asociado a ciertas proteínas como las histonas y está formando un único cromosoma. Son procariotas, entre otras: las bacterias y las cianofíceas.

3.1.2. Eucariotas: Células características del resto de los organismos unicelulares y pluricelulares, animales y vegetales. Su estructura es más evolucionada y compleja que la de los procariotas. Tienen orgánulos celulares y un núcleo verdadero separado del citoplasma por una envoltura nuclear. Su ADN está asociado a proteínas (histonas y otras) y estructurado en numerosos cromosomas.

3.2. Estructura general de la célula eucariótica.

3.2.1. Membrana plasmática: Delgada lámina que recubre la célula. Está formada por lípidos, proteínas y oligosacáridos. Regula los intercambios entre la célula y el exterior.

3.2.2. Pared celular: Gruesa capa que recubre las células vegetales. Está formada por celulosa y otras sustancias. Su función es la de proteger la célula vegetal de las alteraciones de la presión osmótica.

3.2.3. Citoplasma: Ubicado Entre el núcleo celular y la membrana plasmática. Hialoplasma: Es el citoplasma desprovisto de los orgánulos. Ocupa el medio líquido, o citosol.

* Ectoplasma: región externa gelatinosa, está próxima a la membrana e implicada en el movimiento celular.

*Endoplasma: se localizan la mayoría de organelos y es la parte interna más fluida. Conserva en flotación a los orgánulos celulares y ayuda en sus movimientos. Se trata de un medio de reacción en el que se realizan importantes reacciones celulares, por ejemplo: la síntesis de proteínas y la glicolisis. Contiene los

3.2.4. Núcleo: Tiende a estar ubicado en una posición central en el citoplasma. Se encuentra más definido en las células eucariotas. Está rodeada de una cubierta propia, que es la envoltura nuclear. Su función es controla las actividades celulares. Proteger  al material genético y permite que las funciones de transcripción y traducción se produzcan libremente en el espacio y tiempo

3.3. Organelos celulares.

3.3.1. Los organelos exclusivos en célula eucariota vegetal son:
- Plastidios: Orgánulos característicos de las células vegetales. En los cloroplastos se realiza la fotosíntesis. Entre los que se encuentran tenemos:
a) Ameloblastos: Plastidios que acumulan gran cantidad de Almidón.
b) Leucoplastos: Son Plastidos incoloros.
c) Licopeno: Plastidios de color rojo, característico del tomate.
d) Carotenoides: Plastidios que poseen Carotenos.
e) Cromoplastos: Conforman un grupo de Plastidios de colores desde amarillo hasta naranja.
f) Proteinoplastos: Plastidios que acumulan proteínas.
g) Elaioplastos: Plastidios que almacenan aceites y grasas.
h) cloroplastos: Plastidios que poseen un pigmento de color verde llamado Clorofila, imprescindible para realizar la función de la Fotosíntesis.
- Vacuolas: organelo celular que acumula gran cantidad de agua y sales.
- Pared celular: Organelo propio de células vegetales y cumple la función de protección de la Membrana Plasmática y por el cual ingresan las sustancias a través de sus plasmodesmos.

3.3.2. Los organelos exclusivos en célula eucariota animal son:
- Centriolos: Organelos que forman el Huso Acromático durante la reproducción, en donde los cromosomas se adhieren a él.
- Glucógeno: Se llama así al Almidón animal y es exclusivo de la célula animal.
La célula Animal presenta gran cantidad de LISOSOMAS, pero no son exclusivos de ellos, ya que las células vegetales también lo presentan, pero en menor cantidad.

3.3.3. Los organelos que presentan tanto la célula vegetal como la animal son:

-         Retículo endoplasmático: Red de membranas intracitoplasmática que separan compartimentos en el citoplasma. Hay dos clases: Rugoso. Tiene ribosomas anclados a la membrana. Se comunica con la membrana nuclear y con el retículo endoplasmático liso. Sintetiza las proteínas que forman parte de la membrana plasmática, aparato de Golgi, lisosomas y del propio retículo. Liso. Carece de ribosomas. Formado por una red de túbulos unidos al RER, que se extiende por todo el citoplasma. Sintetiza todos los lípidos constituyentes de las membranas: colesterol, fosfolípidos, glucolípidos, entre otros..

-         Ribosomas: Pequeños gránulos presentes en el citoplasma, también adheridos al retículo endoplasmático granular. Intervienen en los procesos de síntesis de proteínas en el hialoplasma.

-         Aparato de Golgi: Sistema de membranas similar, en cierto modo, al retículo pero sin ribosomas. Sirve para sintetizar, transportar y empaquetar determinadas sustancias elaboradas por la célula y destinadas a ser almacenadas o a la exportación.

-         Lisosomas: Vesículas que contienen enzimas digestivas. Intervienen en los procesos de degradación de sustancias.

-         Vacuolas: Estructuras en forma de grandes vesículas. Depósito de Agua y desechos (escasas en animales y abundantes en vegetales). Almacenamiento de sustancias.

.Mitocondrias: En ellas se extrae la energía química contenida en las sustancias orgánicas (ciclo de Krebs y cadena respiratoria).

-         Centrosoma: Interviene en los procesos de división celular y en el movimiento celular por cilios y flagelos.

-     Microtúbulos: Formación del citoesqueleto celular y las fibras del Huso Mitótico.

4. FUNCIÓN DE  LA CÉLULA.

a) FUNCIÓN DE RELACIÓN.- es la que conecta a la célula con el medio que la rodea. Para esto la célula tiene 2 propiedades: la irritabilidad y la movilidad.

IRRITABILIDAD O EXCITABILIDAD: Propiedad mediante la cual la célula responde a la acción constante de los cambios que se producen en el medio exterior, y que está traducido en forma de estímulos. Estos estímulos pueden ser mecánicos (golpes contacto) físicos (acción de la luz, gravedad, calor, electricidad) y químicos ( acción de ácidos, sales, oxigeno, CO2 venenos, etc).

La célula responde a la acción de los estímulos: Por tropismos o movimientos de orientación. Por taxismos o movimientos de traslación. Por secreciones en el caso de las células secretoras.

MOVILIDAD.- Manifestación más importante de la vida, se puede distinguir movimientos interiores y exteriores.

- Movimientos interiores o intracelulares: son corrientes citoplasmáticas que siguen una misma dirección para el movimiento de los organoides y distribución del contenido celular.

- Moviendo exterior o extracelular: si se produce en la parte externa de la célula y pueden ser: ameboideo (seudópodos, ejemplo ameba), vibrátil (cilios ejm paramecio), contráctil (fibras musculares)

b) FUNCIÓN DE NUTRICIÓN.- comprende la selección, ingestión y digestión de las sustancias alimenticias,. La característica central de la nutrición como en todos los procesos vitales, es el metabolismo (conjunto de reacciones químicas que sufren las sustancias nutritivas dentro de la célula para liberar energía).

El metabolismo comprende 2 fases: Anabolismo (proceso de síntesis con formación de proteínas para la renovación del protoplasma y para el crecimiento) y el catabolismo (proceso por el cual se produce una degradación de las sustancias organizadas de los seres vivos).

c) Función de reproducción o división celular: Es la función por el cual el protoplasma se divide en 2 o mas porciones que conservan la misma característica. Las células Eucariótica y las procariotas aunque muy pequeñas son complejas. Estas se dividen y dan origen a otras células exactamente iguales mediante un proceso conocido como división celular o mitosis.

4.1. Forma de las células.

Las células varían notablemente en cuanto a su forma, que de manera general, puede reducirse a la siguiente: variables y regular.

a) CELULAS DE FORMA VARIBLE O IRREGULAR:

Son células que constantemente cambian de forma según como se cumplan sus diversos estados fisiológicos. Por ejemplo los leucocitos en la sangre, son esféricos y en los tejidos toman diversa formas; las amebas que constantemente cambian de forma en las aguas estancadas. Estos constantes cambios que se producen se deben a la emisión de seudópodos, que no son sino prolongaciones transitorias del citoplasma.

b) CELULAS DE FORMA ESTABLE, REGULAR O TIPICA:

La forma estable que toman las células en los organismos pluricelulares se debe a la forma como se han adaptado para cumplir ciertas funciones en determinados tejidos u órganos. Son de las siguientes clases:

-         ISODIAMÉTRICAS: Son las que tienen sus tres dimensiones iguales o casi iguales. Pueden ser:

-         ESFÉRICAS: como los óvulos y los cocos (bacterias).

-         OVOIDEOS: Como las levaduras.

-         CÚBICAS: Folículo tiroideo.

-         APLANADAS: Si sus dimensiones son mayores que el grosor. Generalmente forman tejidos de revestimiento, como las células epiteliales.

-         ALARGADAS: En la cual un eje es mayor que los otros dos. Estas células forman parte de ciertas mucosas que tapizan el tubo digestivo; otros ejemplos lo tenemos en las fibras musculares.

-         ESTRELLADAS: como las neuronas, dotadas de varios apéndices o prolongaciones que le dan un aspecto estrellado.

5. TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA

La célula necesita sustancias para su metabolismo. Como consecuencia de éste se van a producir sustancias de desecho que la célula precisa eliminar. Así pues, a través de la membrana plasmática se va a dar un continuo transporte de sustancias en ambos sentidos.

Para entender los sucesos que acontecen en el transporte celular es necesario conocer los conceptos de:

Solución Isotónica: Es aquella que tiene igual cantidad de soluto y solvente (agua)

Solución hipotónica: Tiene menor concentración de soluto y mayor cantidad de solvente (hay mayor cantidad de agua afuera que dentro de la célula).

Solución hipertónica: Hay mayor cantidad de soluto y menor cantidad de agua (hay mayor cantidad de agua dentro que fuera de la célula)

Difusión: Es el fenómeno por el cual las partículas de un soluto se distribuyen uniformemente en un disolvente de tal forma que en cualquier punto de la solución se alcanza la misma concentración. Así, si ponemos un grano de azúcar en un recipiente que contenga 1 litro de agua destilada y esperamos el tiempo suficiente, el azúcar se disolverá y en cualquier parte de la solución un volumen dado de ésta contendrá la misma cantidad de moléculas que cualquier otro. Esto es debido a que las moléculas del soluto se comportan, en cierto modo, como las de un gas encerrado en un recipiente desplazándose en todas las direcciones.

Ósmosis: Si a ambos lados de una membrana semipermeable se ponen dos soluciones de concentración diferente el agua pasa desde la más diluida a la más concentrada. Este proceso se denomina ósmosis y la presión necesaria para contrarrestar el paso del agua se llama presión osmótica.

La ósmosis se debe a que la membrana semipermeable impide el paso del soluto del medio más concentrado al menos concentrado, pero si puede pasar el disolvente, el agua, en la mayoría de los casos, en sentido inverso. Si se trata de un compartimiento cerrado, este aumento de la cantidad de disolvente a un lado de la membrana semipermeable es el responsable de la presión osmótica.

Diálisis: En este caso pueden atravesar la membrana moléculas de bajo peso molecular (solutos), y éstas pasan atravesando la membrana desde la solución más concentrada a la más diluida. Es el fundamento de la hemodiálisis que intenta sustituir la filtración renal deteriorada.

5.1. Mecanismo de Transporte.

5.1.1. Transporte Pasivo: Proceso de difusión de sustancias a través de la membrana; se produce siempre a favor del gradiente. Este transporte puede darse por:

Transporte pasivo simple (difusión simple). Ciertas sustancias como las pequeñas moléculas lipídicas (hormonas esteroideas, anestésicos, fármacos liposolubles) y sustancias apolares (sin carga eléctrica) como el O2 y N2 pueden atravesar libremente la membrana por difusión a favor del gradiente de concentración. Este tipo de transporte no requiere un gasto de energía.

Algunas moléculas polares de muy pequeño tamaño, tales como H2O, CO2, etanol y glicerina también atraviesan la membrana por difusión simple

Transporte pasivo facilitado (difusión facilitada). Las moléculas hidrófilas (agua, iones, glúcidos, aminoácidos...) no pueden atravesar la doble capa lipídica por difusión a favor del gradiente de concentración. Determinadas proteínas transportadoras de la membrana actúan como "puertas" para que estas sustancias puedan salvar el obstáculo que supone la doble capa lipídica. Este tipo de transporte tampoco requiere un consumo de energía pues se realiza a favor del gradiente de concentración.

5.1.2. Transporte Activo: Cuando el transporte se realiza en contra de un gradiente químico (de concentración) o eléctrico. Para este tipo de transporte se precisan transportadores específicos instalados en la membrana, siempre proteínas, que, mediante un gasto de energía en forma de ATP, transportan sustancias a través de ésta. Mediante este tipo de transporte pueden trasladarse, además de pequeñas partículas, moléculas orgánicas de mayor tamaño, siempre en contra del gradiente de concentración o eléctrico.

Transporte de Sustancias de Alto Peso Molecular

Permite la entrada o la salida de la célula de grandes moléculas envueltas en una membrana. Se trata de un mecanismo que sólo es utilizado por algunos tipos de células, por ejemplo: amebas, macrófagos o las células del epitelio intestinal.

Endocitosis: Las sustancias entran en la célula envueltas en vesículas formadas a partir de la membrana plasmática. Cuando lo que entra en la célula son partículas sólidas o pequeñas gotitas líquidas el transporte se realiza por mecanismos especiales e incluso se hace perceptible. Estos mecanismos implican una deformación de la membrana y la formación de vacuolas. Este tipo de transporte puede ser de gran importancia en ciertas células, como por ejemplo, en los macrófagos y en las amebas.

Exositosis: Consiste en la secreción o excreción de sustancias por medio de vacuolas, vesículas de exositosis, que se fusionan con la membrana plasmática abriéndose al exterior y expulsando su contenido. Las vacuolas provienen de los sistemas de membranas o de la endocitosis. La membrana de la vacuola queda incluida en la membrana celular, lo que es normal teniendo en cuenta que ambas membranas poseen la misma estructura.