Biología para Ciencias de la Salud 2024 - PDF

¿Qué estudia la Biología? Al terminar este módulo esperamos que puedan: OBJETIVOS Presentarse y comenzar a conocer la materia, a su docente y El material de compañerxs cada clase Expresar sus expectativas hacia la materia...

¿Qué estudia la Biología? Al terminar este módulo esperamos que puedan: OBJETIVOS Presentarse y comenzar a conocer la materia, a su docente y El material de compañerxs cada clase Expresar sus expectativas hacia la materia y hacia el/la docente y comienza reflexionar sobre ellas planteando una Reconocer que los organismos vivos tienen una serie de funciones serie de objetivos. o propiedades que los diferencian de la materia inerte Al terminar con la clase, es útil volver Conocer los postulados de la Teoría Celular y profundizar en sobre los mismos algunos aspectos de su significado biológico para evaluar si se Reconocer la Biología como una construcción humana cumplieron o no. Comenzar a ejercitar la lectura y el trabajo con textos de nivel universitario Actividad 1-1: Armado de Grupos y presentación Vamos a armar los grupos de estudio tratando de que nuestras casas estén cerca. Armemos grupos de 4 personas, idealmente. Estos grupos nos permitirán trabajar durante la cursada y los motivará a uds a juntarse a estudiar. Para conocernos, sería bueno que manden al grupo de la comisión una foto con sus nombres. Luego, trabajando en grupos, llenen la siguiente tabla: Estudiante Promedio 1 2 3 4 Año de ingreso a la UNAJ Cantidad de materias que cursarás este cuatrimestre: ¿Cuántas horas tenés de viaje para llegar a la UNAJ? ¿Cuántas horas al día trabajas en tareas del hogar? ¿Cuántas horas al día trabajas en un trabajo rentado? ¿Tenés personas a tu cargo? ¿cuántas? ¿Cuántas horas al día tenés otras actividades de ocio o descanso?  Biología para Ciencias de la Salud 2 Módulo 1 – Material para la clase presencial Confección de una tabla general Una vez que los grupos hayan terminado de llenar la tabla anterior vamos a juntar la información de todos los grupos Consejos de compañerxs ACTIVIDADES Leer los “consejos” que les entrega la/el docente. Estos consejos fueron escritos por Son ejercicios para compañerxs de años anteriores con la intención de ayudar a nuevos estudiantes a trabajar en la clase cursar biología. presencial. Están numeradas según el Actividad 1-2 módulo al que Lee el siguiente informe periodístico y discutan las siguientes preguntas con tu pertenecen. Luego de los enunciados de cada grupo: actividad se encuentran 1. ¿Cómo podríamos saber si el objeto está vivo o es un objeto inanimado? los textos o recursos necesarios para 2. ¿Qué experimento/experiencias se les ocurren hacer para poner a prueba sus realizarla. hipótesis? “Misterioso Objeto Estrellado en el Campus de la Universidad Arturo Jauretche” Florencio Varela, 17 de febrero de 2024 — En un impactante suceso que ha dejado a la comunidad académica en vilo, un objeto extraño y vibrante se estrelló en el campus de la Universidad Arturo Jauretche. El misterioso objeto, de aproximadamente dos metros de lado, tiene adheridas varias esferas de un color azulado que parecen titilar de manera intermitente. Estudiantes y profesores que presenciaron el choque inicial describen una escena caótica. El objeto descendió en picada, rompiendo la tranquilidad del campus antes de impactar en el centro. Los curiosos se agruparon alrededor, algunos murmurando teorías sobre su origen y posible naturaleza. Los directores del Instituto de Salud y del Instituto de Ingeniería y Agronomía están trabajando incansablemente para descifrar el enigma. El intendente de Florencio  Biología para Ciencias de la Salud 3 Módulo 1 – Material para la clase presencial Varela, al ser informado sobre el incidente, llegó rápidamente al lugar. Aunque inicialmente sorprendido por la aparición del objeto, el intendente mantuvo la calma y declaró: “Estamos investigando este fenómeno con la colaboración de expertos en física y ciencias de la salud de la propia universidad. No queremos generar pánico innecesario entre los ciudadanos”. Sin embargo, las preguntas persisten. ¿Está el objeto vivo? ¿Representa una amenaza sanitaria para los vecinos de la región? ¿Es posible evaluar su salud después del impacto? Los rumores se han propagado rápidamente en las redes sociales, con teorías que van desde visitantes extraterrestres hasta experimentos gubernamentales secretos. La comunidad científica está ansiosa por examinar el objeto y determinar su composición y propósito. ¿Podría ser una forma de vida desconocida o simplemente una manifestación natural inusual? Por ahora, el campus de la Universidad Arturo Jauretche permanece acordonado mientras los investigadores recopilan muestras y realizan análisis exhaustivos. Los estudiantes, por su parte, han bautizado cariñosamente al objeto como “El Violeta Titilante”. ¿Será este el inicio de una nueva era de descubrimientos o simplemente un fenómeno efímero? Solo el tiempo y la ciencia nos darán respuestas. Video 1-1 En este video podemos ver Los pasos hacia la Teoría celular1 cómo eran y cómo funcionaban los primeros Hoy nos resulta natural pensar que los organismos están formados por células, ya microscopios: sean éstos insectos, plantas o animales. Sin embargo, el surgimiento de esta idea, la Teoría celular, llevó muchos años y quedó planteada como tal recién en los años 1850. Mencionar algunos de los momentos del recorrido histórico que llevó a la Teoría celular nos puede permitir reconocer la “novedad” de esta idea y así dimensionar su importancia en la Biología. En este breve recorrido veremos que se fueron acumulando una gran cantidad de https://www.youtube.com/w observaciones (muchas de ellas al microscopio), pero que para dar lugar a una teoría, atch?v=BcNzd1Oi6Ug fue necesaria una idea que permita ordenarlas, darles un sentido. En el momento en que comenzaron a hacerse observaciones al microscopio la Biología no existía como tal, sino que se estudiaban por un lado los animales (Zoología) y por otro las plantas (Botánica). Ambos grupos se consideraban organismos vivos, pero con tantas diferencias entre ellos que se estudiaban por separado. Veremos que esto cambió definitivamente con la Teoría celular. 1 Adaptado en base al material del Ingreso 2009 – Ciencias de la Vida. (Equipo ITEM. Facultad de Ciencias Exactas, UNLP.) y fragmentos de Un poco de historia: Viaje al interior de la célula y visita al país de las máquinas microscópicas. (El huevo y la gallina, Gabriel Gellon, Editorial Siglo XXI)  Biología para Ciencias de la Salud 4 Módulo 1 – Material para la clase presencial Las observaciones Los primeros microscopios se inventaron en los años 1660, pero no se construyeron con la idea de estudiar a los organismos, sino con la idea más general de observar con Video 1-2 aumento cosas muy pequeñas. En ese momento, fue tal el furor de esta nueva En el video podemos ver tecnología, que casi todas las personas que investigaban en ciencias (hombres en su algo similar a lo que observó gran mayoría) se fabricaron uno y empezaron a observar “todo lo que encontraban”. Leeuwenhoek en el agua: Entre estas personas, se encontraba Anton Van Leeuwenhoek (se pronuncia Levenjuk), que no era un científico, sino un empresario textil que se ocupaba de comprar y vender telas. Leeuwenhoek construyó su propio microscopio para poder observar con detalle el entramado de las telas que vendía y así determinar su calidad. Y ya que lo tenía, decidió empezar a observar moscas, gusanos… todo lo que se le cruzaba! El microscopio que se fabricó podía ampliar el tamaño de las cosas 200 veces https://www.youtube.com/w atch?v=4X0c37JCwHg&t=8s más grande (los microscopios actuales básicos pueden hacerlo hasta 1000 veces). Al observar al microscopio, maravillado por todo lo que veía, se dedicó a dibujarlo y lo envió a la Royal Society de Londres (algo así como el Conicet argentino). Allí estaban los grandes científicos de la época. Al principio, sus dibujos fueron “ninguneados” pero hubo uno en particular que llamó la atención de todxs. En una de sus exploraciones, Leeuwenhoek decidió observar una simple gota de agua de un lago cercano. Maravillado observó que -en contra de lo que hubiese imaginado- esa gota de agua estaba llena de organismos que se movían constantemente. Hoy en día sabemos que eso que observó eran microorganismos que viven en el agua, pero ¡pensemos lo impactante que debe haber sido para él descubrir que existía un universo completo de seres diminutos invisibles al ojo desnudo! En su momento, haciendo un paralelismo con los animales, Leeuwenhoek los llamó “animálculos” (pequeños animalitos). Los dibujos de estos “animálculos” llamaron poderosamente la atención de los miembros de la Sociedad de Ciencias de Londres. Entre ellos, se encontraba otro de los personajes importantes de este recorrido, Robert Hooke. Al igual que Leeuwenhoek, Hooke se había fabricado su propio microscopio. Hooke observó con detenimiento una lámina muy fina de madera del árbol Alcornoque (la que se usa para fabricar los corchos de bebidas) y contempló un material organizado en diminutas celdas o “pequeñas cajas”, en inglés las llamó “cells” (en inglés se usa la misma palabra para nombrar una celda y una célula, cell ,Figura 1-1). Hooke y otros que lo siguieron observaron entonces otras muestras vegetales y encontraron que a escala microscópica todas ellas estaban compuestas de subunidades o celdas. En ese momento formularon una importante pregunta ¿Sería posible que todas las plantas estuvieran organizadas sobre la base de una unidad estructural pequeña que se repita?  Biología para Ciencias de la Salud 5 Módulo 1 – Material para la clase presencial Figura 1- 1. Láminas de corcho observadas al microscopio. A) dibujo original publicado por Hooke en 1663. B) Observación de una muestra similar con un microscopio actual (100x). Casi dos siglos más tarde, Theodor Schwann se concentró esta vez en tejidos animales, que observó bajo el microscopio. No vio celdas o cajas, pero si el tejido era tratado apropiadamente, podía observar corpúsculos redondos espaciados más o menos regularmente. Pensó que cada uno de esos corpúsculos estaba en el centro de una “celda” como las que componen a las plantas, solo que las paredes de la celda eran, por alguna razón, invisibles en el caso de los animales. Llamó a este corpúsculo el “núcleo celular” (Figura 1-2). Figura 1-2. Esquemas que representan: A. Los corpúsculos observados por Schwann en tejidos animales, ubicados regularmente, a los que llamó “núcleos”. B. Las “celdas” en la que Schwann imaginó que debía estar ubicado cada corpúsculo. Al trabajo Schwann en tejidos animales se sumaron los del botánico Mattias Schleiden sobre tejidos vegetales. Estos dos alemanes fueron finalmente los artífices de lo que se conoce como Teoría Celular, cuando se dieron cuenta que los tejidos que estudiaban compartían la característica común de estar formados por células con Video 1-3 núcleo. El mismo Schwann cuenta como una conversación con Schleiden, en Berlín, Se narra en forma de dibujo le sugirió la idea que daría origen a la teoría celular: “Un día que cenaba con el señor animado parte de la historia de la teoría celular y los Schleiden, este ilustre botánico me indicó la importante función que desempeña el puntos más importantes (en núcleo en el desarrollo de las células vegetales. Me acordé enseguida de haber visto el video sólo se habla de tres un órgano semejante en las células de la cuerda dorsal del renacuajo, y en aquel postulados, ya que el cuarto es más nuevo) momento comprendí la importancia que tendría mi descubrimiento si llegaba a demostrar que en las células de la cuerda dorsal este núcleo desempeñaba el mismo papel que el núcleo de las plantas en el desarrollo de los vegetales”. Todas estas evidencias fueron reinterpretadas en función de mejores instrumentos https://www.youtube.com/wa ópticos y los aportes teóricos de la denominada “filosofía de la naturaleza” alemana. tch?v=LjDJ1VRg8Dk Esta postura teórica proponía que el mundo natural debía estar formado por pequeñas unidades esenciales. Las observaciones que los microscopistas venían realizando desde un siglo atrás cayeron como anillo al dedo para apoyar las ideas de los filósofos naturalistas de la época.  Biología para Ciencias de la Salud 6 Módulo 1 – Material para la clase presencial En ese afán por encontrar la unidad mínima de la vida fue tomando forma lo que hoy conocemos como teoría celular. En el marco de esta teoría, que vamos a resumir más abajo, los organismos microscópicos tuvieron su lugar como formas simples de vida, algunos de ellos como células individuales, y se comprendió que los organismos macroscópicos estábamos también constituidos por miles de millones estas unidades mínimas con vida relativamente independiente. Más tarde enunciaron la siguiente generalización, en palabras de Schwann: “Hay un principio universal de desarrollo de las partes elementales de los organismos por distintos que sean, y ese principio es la formación de células.” Algunos organismos, como las amebas y los paramecios, son solo una célula viviente; y otros, como los seres humanos y los robles, están construidos por miles o millones de células unidas entre sí como si fueran ladrillos. El examen microscópico de muestras vegetales y animales revela que los “tejidos” son conjuntos de células del mismo tipo. Por ejemplo, el tejido muscular está formado por células alargadas, capaces de contraerse. Los huesos están formados por células óseas, las cuales producen y segregan las sustancias que le dan dureza a nuestro esqueleto. Podemos resumir las ideas fundamentales de la teoría celular moderna en cuatro puntos: 1. Todos los organismos vivientes están constituidos por una o más células. 2. Las células son la menor unidad morfofisiológica que puede ser caracterizada como sistema viviente. Figura 1-3. Todos los 3. Todas las células surgen a partir de otras células que les dieron origen. organismos están constituidos 4. Las células contienen material genético hereditario, que contiene la por una o muchas células que se repiten. (Imagen y texto información para el desarrollo de todo el organismo. tomado de “La célula” Suarez y Espinoza, Ed. Longseller) El lugar de las observaciones en la biología Para interpretar las observaciones, son de fundamental importancia los conocimientos que se poseen del objeto observado. Reconocer en la foto las células vistas al microscopio y algunos de sus componentes puede ser difícil para quien carece de información al respecto. En la Figura 1-4, el dibujo que acompaña la foto, realizado a partir de la interpretación de esta última, puede aportar la información necesaria para tener “otra mirada” de las células de la fotografía.  Biología para Ciencias de la Salud 7 Módulo 1 – Material para la clase presencial Figura 1-4 Tomada del libro “La célula” Suarez y Espinoza, Ed. Longseller. Volviendo al comienzo de este texto, suele denominarse como “anteojos teóricos” a la influencia de lo que ya conocemos en la interpretación de las nuevas observaciones que hacemos. Antes de la teoría celular, organismos presentes por ejemplo en el agua estancada, que hoy reconocemos como unicelulares, fueron descriptos como “animálculos”, se creía que eran organismos muy pequeños que diferían de los macroscópicos solamente en el tamaño, y se creía ver en ellos diminutas bocas, estómagos, y demás órganos (ver más abajo la Figura 1-6). De la misma forma, al observar espermatozoides, aquellxs investigadorxs describían pequeñas personas “en miniatura” presentes en su interior (Figura 1-5). Figura 1-5. (Imagen y texto tomado de “La célula” Suarez y Espinoza, Ed. Longseller) En el texto anterior vimos cómo se gestó la idea de que animales y plantas estaban compuestos por células. Esa idea se generalizó como postulado: “todos los organismos vivos están compuestos por una o más células”. En esta clase y parte de las que siguen, iremos ejemplificando los demás postulados de la teoría celular mediante distintas actividades.  Biología para Ciencias de la Salud 8 Módulo 1 – Material para la clase presencial Actividad 1-3 En la actividad 1-4 hacemos un breve Introducción recorrido por algunos La teoría de la generación espontánea plantea que los organismos pueden surgir (o experimentos que “nacer”) a partir de materia orgánica en descomposición. En el siglo XVIII esto ya permitieron había sido descartado para los animales y otros organismos “superiores”. Sin consolidar la idea de embargo, respecto de los organismos microscópicos el debate continuaba. que “toda célula Cuando un líquido “limpio” o traslúcido (como la mayoría de los jugos comerciales de proviene de otra célula” manzana) se deja un tiempo expuesto al aire, especialmente si hace calor, se encuentra que el líquido se vuelve turbio. Lo mismo ocurre con el agua estancada de los floreros, por ejemplo. Si uno toma una gota de ese líquido turbio y la mira al microscopio, verá una inmensidad de pequeños organismos que los primeros microscopistas llamaron “animálculos” (o animalitos). La Figura 1-6 muestra un dibujo publicado en el año 1846 en la revista Scientific American2. Los textos que siguen relatan las ideas y los experimentos que se sucedieron en la construcción de la idea que tenemos actualmente sobre el crecimiento de los microorganismos. Los experimentos y el debate Spallanzani - Needham En el año 1749 John Needham, un cura inglés que se dedicaba al estudio de fenómenos biológicos publicó un artículo en el que relataba un experimento que, según él, probaba la generación espontánea de la vida. Needham había realizado un experimento que parecía terminar con la eterna discusión: había colocado jugo de cordero en un frasco cuidadosamente tapado Figura 1-6 durante media hora sobre cenizas calientes para eliminar los gérmenes que ya Dibujo de una observación pudiera contener. Al cabo de un tiempo, el jugo de cordero estaba poblado por microscópica de una gota de agua, donde se pueden ver animálculos que Needham atribuía a la generación espontánea. representados los animálculos. Unos años después, en 1769, Lázaro Spallanzani repitió el experimento, pero Publicada en 1846. cuidando de cerrar mejor los frascos, y sometiendo el jugo a un calentamiento más prolongado. No encontró animálculos. La Figura 1-7 muestra un esquema de ambos experimentos y sus resultados. 2 Tomada de http://www.gutenberg.org/files/29411/29411-h/29411- h.htm#Animalculae_in_Water, corresponde a: Scientific American magazine Vol 2. No. 3 Oct 10, 1846  Biología para Ciencias de la Salud 9 Módulo 1 – Material para la clase presencial Figura 1-7 Esquema de los experimentos de Needham (arriba) y Spallanzani (abajo). La cuestión era ¿quién tenía razón? ¿había forma de saberlo? Spallanzani argumentaba que Needham no había eliminado los animálculos del jugo de cordero o que había permitido que penetren nuevos desde afuera, mientras que Needham decía que el calor que había aplicado Spallanzani al jugo lo había transformado de manera que no era más apto para el desarrollo de animálculos. Como resultado de estos experimentos, la polémica siguió abierta, hasta que los experimentos de Pasteur zanjaron la cuestión en contra de la teoría de la generación espontánea. La refutación final de la idea de la generación espontánea3 En 1858 todavía quedaban dudas sobre la posibilidad de que se diera la generación espontánea de organismos microscópicos. Es en ese entonces que Louis Pasteur (1822-1895) entra en la escena de esta encendida y antigua polémica. Entre los muchos experimentos que realizó Pasteur para desechar la generación espontánea, uno merece especial énfasis por su gran simplicidad y su carácter decisivo. Pasteur usó balones con cuello de cisne que permitían la entrada del oxígeno –elemento que se creía necesario para la vida–, mientras que en sus cuellos largos y curvados quedaban atrapadas bacterias, esporas de hongos y otros tipos de vida microbiana. De esta manera, se impedía que el contenido de los balones se contaminara. Pasteur mostró que si se hervía el líquido en el balón, matando a los organismos ya presentes, y se dejaba intacto el cuello del frasco, no aparecería ningún microorganismo. Solamente si se rompía el cuello curvado del balón, lo que permitiría que los contaminantes entraran en el frasco, aparecerían microorganismos (Figura 1-8). Algunos de sus balones originales, todavía estériles, permanecen en exhibición en el Instituto Pasteur de París. 3 Fragmento tomado de http://www.curtisbiologia.com/p1864  Biología para Ciencias de la Salud 10 Módulo 1 – Material para la clase presencial Figura 1-8 Con “resultados” nos a) Completar el cuadro, para el experimento de Pasteur: referimos a lo que Procedimiento Resultados Conclusión pudo observarse en el Experimento experimento de Pasteur La conclusión, en cambio, es lo que dedujo, a partir de la observación de los b) El experimento de Pasteur ¿resuelve lo planteado por Needham y Spallanzani? resultados y de su Justificar la respuesta basándose en las objeciones que uno le hacía al otro. forma de c) El resultado del experimento de Pasteur sobre la teoría de la generación entenderlos, la espontánea, ¿confirma o refuta la misma? persona que hizo el Para discutir en plenario: experimento d) La teoría de la generación espontánea, ¿es compatible con la teoría celular? Justificar la respuesta a partir de los postulados de esta última. Introducción a los tipos celulares Como vimos, según la Teoría Celular: “Todos los seres vivos estamos formados por una o más células”. Y las células son, a su vez, la menor unidad de los organismos vivos. En lo que queda de esta clase y en el material de trabajo del Módulo 2 vamos a estudiar los dos tipos celulares: procariotas y eucariotas. Pero antes de entrar en esa distinción enunciaremos algunas características comunes a todas las células. Para empezar, tenemos que hablar de una estructura muy importante: la membrana celular. Esta membrana define los límites entre el interior de las células y el medio exterior. Todas las células (procariotas y eucariotas) están rodeadas por una delgada membrana denominada “membrana plasmática” o “membrana celular” como se muestra esquemáticamente en la Figura 1-9.  Biología para Ciencias de la Salud 11 Módulo 1 – Material para la clase presencial Figura 1-9 Esquema de una célula y ubicación de la membrana celular. El dibujo corresponde a un corte de la célula, y es válido para ambos tipos celulares (procariotas y eucariotas). Esta membrana no es rígida ni estática, sino que es fluida y dinámica. Está compuesta por moléculas de distintas familias: lípidos (grasas), proteínas e hidratos de carbono (veremos cómo son esas moléculas en las próximas semanas). En la clase 2 veremos qué queremos decir con “membrana fluida y dinámica” al estudiar cómo la membrana plasmática interviene en muchos procesos vitales para las células. La membrana plasmática permite el pasaje de algunas sustancias e impide el pasaje de otras (en ambos sentidos, es decir, tanto desde el exterior de la célula hacia el interior y viceversa). Es decir que a partir de poseer una membrana, el contenido dentro y fuera de la célula puede ser muy distinto (esto se ha representado pintando de celeste el interior y con una trama de puntos el exterior de la célula). Las células, y los organismos vivos en general, son considerados sistemas abiertos justamente porque mantienen con el exterior intercambios. Una célula obtiene nutrientes del exterior, los utiliza para sus distintas funciones, y elimina desechos. Podemos representar los intercambios que mantiene una célula (o un organismo, como veremos más adelante) mediante un modelo o esquema como el de la siguiente figura: Figura 1-10 Elegimos representar al organismo vivo como un recuadro, y a los intercambios con el entorno como flechas hacia adentro y hacia afuera del recuadro. Los bordes del cuadro nos muestran el límite del organismo vivo, en nuestro caso la célula. Dentro de los límites de la célula se realizan transformaciones que toman como “materia prima” las sustancias que ingresaron y producen los desechos que saldrán de la célula.  Biología para Ciencias de la Salud 12 Módulo 1 – Material para la clase presencial Otra característica necesaria para la vida tal como la conocemos es la reproducción. Para que se mantenga la vida los organismos vivos deben generar otros organismos vivos similares a ellos. Todas las células deben cumplir con esta característica, que depende en gran medida de la presencia del material genético. El material genético de una célula influye en las características de esa célula, tales como su tamaño, su composición interna, las transformaciones químicas o metabólicas que esa célula realiza, o las sustancias de las que puede alimentarse. Decimos que el material genético “influye” y no “determina” porque estas características dependerán también del medio externo a la célula, como veremos más adelante en la materia. Una característica común a todas las células relacionada con la anterior es la utilización del material genético para la fabricación (síntesis) de proteínas. Como veremos este proceso lo llevan a cabo los ribosomas, presentes tanto en células procariotas como eucariotas. Además, el material genético es hereditario. Esto significa que cada célula que se produce a partir de una célula preexistente (como vimos, “toda célula viene de otra célula”) hereda una copia del material genético de la célula que le da origen. El material genético heredado es una copia del material genético de la célula original. Como el material genético otorga a las células muchas de sus características en un entorno determinado, las células hijas o descendientes tendrán las mismas características de la célula madre o progenitora. Esto vale tanto para las células procariotas como para las eucariotas. Actividad 1-4. Lectura en clase - El material genético en los distintos tipos celulares Los tipos celulares procariota y eucariota La Figura 1-11 muestra las principales estructuras de las células procariotas y eucariotas. En primer lugar es importante destacar que tienen tamaños muy diferentes, como se muestra en la parte derecha de la figura. Figura 1-11 Esquema de células procariota y eucariota.  Biología para Ciencias de la Salud 13 Módulo 1 – Material para la clase presencial Otra importante diferencia entre ambos tipos celulares es la presencia, en las células eucariotas, de un conjunto de organelas con membrana ubicadas en el interior de la célula. Las células procariotas, en cambio, poseen una única membrana (la membrana plasmática que mencionamos antes). El citoplasma (señalado en la figura) es el medio interno de la célula, y está contenido por la membrana plasmática en ambos tipos celulares. En este espacio es donde ocurren reacciones bioquímicas de transformación de materia y energía. El material genético en la célula procariota Al observar al microscopio una célula procariota el citoplasma aparece con un aspecto uniforme (ver Figura 1-12). Una zona se diferencia del resto por su aspecto más claro, es la zona llamada “nucleoide”. Esta es la zona donde se encuentra el material genético de la célula procariota. El material genético contiene la información necesaria para el funcionamiento de la célula, y en las células procariotas consiste habitualmente en un único elemento que denominamos cromosoma. La palabra “nucleoide” significa “parecido al núcleo”. Las células procariotas no tienen un núcleo verdadero, esto quiere decir que el material genético no está separado por una membrana del resto de las sustancias presentes en el citoplasma. Como veremos más adelante, esto no será así en el caso de las células eucariotas. Figura 1-12 Además del cromosoma que forma el material genético indispensable para la célula, Micrografía de una célula muchos organismos procariotas contienen también pequeños anillos de ADN procariota en la que puede llamados plásmidos, que se localizan en el citoplasma. Los plásmidos también son observarse la zona más material genético, pero no llevan información esencial para la célula, sino que clara correspondiente al nucleoide. Aunque en este confieren propiedades especiales que pueden ser ventajosas en ciertas situaciones. tipo de imágenes no pueden Por ejemplo, algunas bacterias patógenas tienen plásmidos que les permiten distinguirse las membranas desactivar los antibióticos, por lo que resulta mucho más difícil eliminarlas. (por ser demasiado finas) sabemos que no hay La célula eucariota membranas que separen la zona del nucleoide del resto La célula eucariota posee un conjunto de organelas rodeadas de membrana, es decir del citoplasma. que en cada una de ellas podemos reconocer un espacio interno y uno externo. La Figura 1-13 (parte A) muestra con distintos colores cada uno de estos espacios, y la parte B muestra el citoplasma o citosol (ambos términos son sinónimos): Figura 1-13 Los orgánulos rodeados de membrana se distribuyen por todo el citoplasma. (A) Existe una variedad de compartimientos rodeados de membrana dentro de las células eucariontes, cada uno especializado en una función diferente. (B) El resto de la célula, excluidos todos estos orgánulos, se denomina citosol (coloreado en azul).  Biología para Ciencias de la Salud 14 Módulo 1 – Material para la clase presencial El material genético en la célula eucariota El núcleo suele ser el orgánulo más destacado de la célula eucarionte (Fig. 1-14). Está rodeado por la envoltura o membrana nuclear y contiene la información genética del organismo. En el microscopio óptico, pueden ser visibles en ciertos momentos en la vida de la célula unas estructuras alargadas que reciben el nombre de cromosomas. Dijimos antes que las células procariotas suelen tener un solo cromosoma, mientras que las eucariotas tendrán varios (la especie humana tiene 46 cromosomas). Figura 1-14 El núcleo contiene la mayor parte del Consignas material genético de la 1) ¿Cuál es la función del material genético? célula. En este dibujo de una célula animal típica 2) Las estructuras de células procariotas y eucariotas suelen estudiarse por las líneas representan comparación entre sí. ¿Qué diferencias y similitudes podrías mencionar respecto a membranas. Puede cómo se organiza el material genético en las células procariotas y en las células observarse que además de la membrana celular eucariotas? o plasmática, en la 3) ¿A qué se refiere el texto con “membranas internas”? célula eucariota encontramos un gran 4) Elegí un tipo celular (procariota o eucariota) y escribí una descripción de una número de membranas célula típica (de unos 3 a 5 renglones) interiores a la célula. PREGUNTAS DE Reflexión y autoevaluación REFLEXIÓN Y AUTOEVALUACIÓN Previo a leer y trabajar sobre el material del Módulo 2, marcá con una cruz la opción que mejor represente tu situación respecto de la idea presentada en la primera Se ubican al final de una secuencia columna: de trabajo. En el Campus son de realización Tengo una idea Tengo claro a qué obligatoria y te No del tema, sé Podría apunta esta idea, van a permitir recuerdo a dónde buscarlo, desarrollar podría relacionarla evaluar el manejo qué se pero no podría el tema con otros temas y alcanzado en refiere esta decir mucho más con explicársela a algunas de las idea que lo ya escrito ejemplos alguien más ideas importantes de la clase. Todas las células poseen material genético, el cual cumple un papel fundamental en la determinación de las características de cada célula.  Biología para Ciencias de la Salud 15 Módulo 1 – Material para la clase presencial Tengo una idea Tengo claro a qué No del tema, sé Podría apunta esta idea, recuerdo a dónde buscarlo, desarrollar podría relacionarla qué se pero no podría el tema con otros temas y refiere esta decir mucho más con explicársela a idea que lo ya escrito ejemplos alguien más El tipo celular más simple se denomina procariota. Las células procariotas no tienen membranas internas, y por lo tanto su material genético está ubicado en el citoplasma. Las células eucariotas poseen una variedad de organelas con membranas. El citoesqueleto participa en movimientos internos de materiales en el citoplasma, mantiene la forma de la célula y participa también en la división celular. El retículo endoplasmático y el complejo de Golgi participan en la síntesis de componentes celulares. La complejidad de las células eucariotas es mayor que la de las células procariotas. Iniciamos la cursada de Biología planteando la pregunta “¿Que tenemos de diferente los organismos vivos de las cosas no vivas?”. Luego de recorrer los contenidos propuestos, llegamos a conocer los postulados de “La Teoría celular”, que, entre otras cosas, afirma que “todos los seres vivos están formados por células. En la última parte de la clase comenzamos a estudiar cómo son los dos tipos celulares: procariotas y eucariotas. En este material continuamos con la pregunta ¿cómo son las células que forman a los organismos vivos? Te proponemos leer fragmentos de dos capítulos de libros de Biología de nivel universitario: “Introducción a la Biología Celular” (Alberts y otrxs, 2011)1 y “Biología, la vida en la Tierra” (Audesirk y otrxs, 2013). La lectura te va a permitir extraer información concreta sobre cómo son esos dos tipos celulares, qué tienen en común y qué los diferencia. En el material van a encontrar enlaces a distintos videos y herramientas interactivas para acercarse mejor a los conceptos estudiados. Trabajando con modelos van a poder visualizar e imaginar el “mundo de las células”, que no puede verse a simple vista. Al finalizar esta semana y como resultado de estas lecturas y resolución de consignas, esperamos que reconozcan las principales características de los tipos celulares procariota y eucariota. Es importante que manejes esta información al momento de asistir a la Clase presencial del Módulo 2, en la que la usaremos para pensar nuevas situaciones. 1 Alberts y otros. Introducción a la Biología celular. Tercera Edición. Editorial Médica Panamericana (2011). Capítulo 1. 16  Biología para Ciencias de la Salud - UNAJ Módulo 2 - Material de trabajo domiciliario LOS CONTENIDOS CLAVES QUE VAMOS A TRABAJAR ESTA SEMANA SERÁN: Todas las células poseen material genético, el cual cumple un papel fundamental en la determinación de las características de cada célula. Aunque todos los seres vivos poseemos importantes características en común, se observa una importante diversidad de formas de vida. Una de las principales manifestaciones de esta diversidad es aquella que permite separar dos grandes grupos: los organismos con células sin membranas internas (procariotas) y los organismos con membranas internas (eucariotas). El tipo celular más simple se denomina procariota. Las células procariotas no tienen membranas internas, y por lo tanto su material genético está ubicado en el citoplasma. Los procariotas más estudiados son las bacterias. Desde el punto de vista de su relación con los humanos, son por un lado causantes de muchas enfermedades, y por el otro resultan organismos beneficiosos. La complejidad de las células eucariotas es mayor que la de las células procariotas. Las células eucariotas son más grandes que las procariotas, y poseen una variedad de organelas con membranas. En las células eucariotas el núcleo contiene la información genética. El retículo endoplasmático y el complejo de Golgi participan en la síntesis de componentes celulares. Las mitocondrias proveen energía a la célula. El citoesqueleto participa en movimientos internos de materiales en el citoplasma, mantiene la forma de la célula y participa también en la división celular.. 17  Biología para Ciencias de la Salud - UNAJ Módulo 2 - Material de trabajo domiciliario Módulo 2 - Material de lectura domiciliaria Tipos celulares. Células procariotas y eucariotas De todos los tipos de células reveladas por el microscopio, las bacterias (que son procariotas unicelulares) tienen la estructura más simple, debido a que no tienen orgánulos, ni un núcleo que contenga su material genético o ADN. Esta propiedad –la presencia o ausencia de membranas que delimitan espacios internos– se utiliza como base de una clasificación simple de todos los organismos vivos. Los organismos cuyas células tienen núcleo se denominan eucariontes (del griego eu, que significa “verdadero”, y karyon, “grano” o “núcleo”) mientras que los que no tienen un núcleo se denominan procariontes (de pro, que significa “antes”). Los términos “bacteria” y “procarionte” se utilizan como sinónimos, aunque se verá más adelante que los procariontes incluyen otra clase de células, las arqueas, que están tan remotamente relacionadas con las bacterias que reciben un nombre distinto. Te proponemos ahora leer el siguiente texto sobre el primer tipo de células que vamos a estudiar, las células procariotas. Con algunas adaptaciones, el texto está tomado del libro Portada del libro Biología, la vida Biología, la vida en la Tierra (2013) de Teresa Audesirk y en la Tierra. Está disponible en la otrxs autores. biblioteca de la UNAJ (para consulta y préstamos presenciales) https://biblio.unaj.edu.ar/ Introducción a la célula procariota La mayoría de las células procariontes o procariotas son pequeñas y su estructura interna es simple en comparación con las células eucariotas. Antes dijimos que la membrana plasmática era fluida y móvil. Si las células solo tuvieran esta membrana serían muy flexibles y débiles. En general, las células procariotas están rodeadas por una pared celular rígida (por fuera de la membrana plasmática) que las protege y les da una forma propia. Esta forma puede ser diversa, hay muchos ejemplos como “bastón”, “espiral”, “esfera”, u otras (Figura 2-1). La forma es particular de cada especie y en algunas ocasiones resulta útil para identificarlas (por ejemplo en el diagnóstico de algunas infecciones). 18  Biología para Ciencias de la Salud - UNAJ Módulo 2 - Material de trabajo domiciliario Figura 2-1. Formas celulares representativas de diferentes morfologías en procariotas. En la figura se pueden ver dibujos y fotografías tomadas con microscopio de distintos organismos procariotas. Si observamos en el microscopio una muestra de células procariotas, podemos encontrar que algunas especies tienen hacia fuera de la pared celular uno o más flagelos que les permiten moverse de un lugar a otro en el medio en que se encuentren, y que otras especies presentan “Pilli” o pilosidades que sobresalen de la pared celular y permiten también el movimiento de estos organismos compuestos por una única célula. La Figura 2-2 muestra un esquema de una célula procariota con un flagelo y pilli: Figura 2-2. Esquema de una célula procariota con flagelo y pili. Y en esta breve animación se puede ver cómo nos imaginamos el movimiento de los flagelos que propulsan a la célula procariota que los posee: Algunos organismos procariotas (como la bacteria de la Figura 2-2) pueden tener una cápsula gelatinosa por fuera de la pared. Esta cápsula puede dificultar la acción de las defensas de nuestro organismo ante los organismos infecciosos que causan enfermedades humanas. La cápsula por su carácter gelatinoso también permite a la bacteria evitar la desecación, y adherirse a otras bacterias. https://youtu.be/HIkzsGDKIwo Si volvemos a situarnos en la membrana plasmática de la célula y vemos ahora “hacia adentro” en la Figura 2-2 encontramos el 19  Biología para Ciencias de la Salud - UNAJ Módulo 2 - Material de trabajo domiciliario citoplasma. El citoplasma procariota contiene ribosomas, que son las estructuras encargadas de la producción (o síntesis) de las proteínas, un importante componente de todas las células. Los ribosomas están representados también en la Figura 2-2, como “bolitas” (amarillas) distribuidas en el citoplasma (celeste). SUMANDO VOCABULARIO: En Biología le llamamos “síntesis” al proceso de construcción o fabricación de alguna sustancia o estructura. El proceso opuesto suele llamarse “degradación” En el citoplasma hay también un conjunto muy grande de sustancias que son demasiado pequeñas para incluirlas en la Figura 2-2, porque son mucho más chicas que los ribosomas. Por ahora no vamos a entrar en detalle sobre su identidad química. Pero como una forma de graficarlo, podemos pensar el citoplasma como una sopa muy cargada de fideos diferentes y de distintos tamaños. En la Figura 2-3 se representa esta situación mediante un esquema: Figura 2-3. Imagen de un modelo del citoplasma procariota realizado por computadora. También en el citoplasma encontramos el material genético, que fue descripto en la Actividad 1-4 (recomendamos volver a leer ese texto en este momento). Este link lleva a una página en el que al clickear sobre una estructura de la célula procariota te informa su función: http://objetos.unam.mx/biologia/celulaProcariota/?fbclid=IwAR2YAtnRE-S-9VDiN2H7pvqme sOY36pYvbedmkUoLSwrUeOWX5n0tGoUfE Consigna 2-1 a) Completar el siguiente cuadro, referido a los componentes de la célula procariota: 20  Biología para Ciencias de la Salud - UNAJ Módulo 2 - Material de trabajo domiciliario Organela Descripción de la forma o Función estructura y localización en la célula Membrana Plasmática ej: lámina que rodea la célula ej: mantiene la composición del medio interno de la célula Pared Celular Procariota Citoplasma Material Genético ej: formado en general por un ej: es el material hereditario. único cromosoma, se ubica en el También influye en las citoplasma (nucleoide) características de la célula según el ambiente Ribosomas Pili Flagelo Cápsula La célula eucariota Trabajamos hasta aquí con la célula procariota. Ahora vamos a avanzar con la lectura de un texto sobre la célula eucariota, tomado de otro libro: Introducción a la Biología Celular (Alberts y otros, 2011). Este libro también está disponible en la biblioteca de la universidad. Te recomendamos que para comenzar, hagas una primera lectura y si hay palabras de las que no conozcas su significado, vayas tomando nota para agregarlas al glosario. Aclaración: a los organismos que están formados por células eucariotas les llamamos “eucariontes” y a los formados por células procariotas le llamamos “procariontes”. Introducción a las células LA CÉLULA EUCARIONTE Por lo general, las células eucariontes son más grandes y más complejas que las procariontes. Algunas tienen una vida independiente como organismos unicelulares, como las amebas y las levaduras; otras forman agrupaciones pluricelulares más complejas, como las plantas, los animales y los hongos. Por definición, todas las células eucariontes tienen un núcleo. Pero la presencia de otros orgánulos rodeados de membrana (estructuras 21  Biología para Ciencias de la Salud - UNAJ Módulo 2 - Material de trabajo domiciliario intracelulares que cumplen funciones especializadas) es característica en este tipo de células. A continuación, se analizarán desde el punto de vista de sus funciones los orgánulos que se encuentran y son propios de las células eucariontes. Usaremos como sinónimos las palabras orgánulo y organela. Las imágenes en Biología En los textos científicos el uso de imágenes es tan importante como los textos que se presentan. Las imágenes tienen mucha información no sólo ilustran sino que también aclaran, amplían y brindan mayores detalles que enriquecen los textos. Por todo esto es importante que SIEMPRE mires las imágenes, leas los textos aclaratorios que se encuentran debajo, y relaciones todo esto con la información que se encuentra en los textos. Hay distintos tipos de imágenes: dibujos, fotografías, esquemas diversos… es importante identificar en cada una qué es lo que se quiere mostrar y qué nueva información nos aporta. Las mitocondrias generan energía utilizable para la célula a partir del alimento Las mitocondrias están presentes en casi todas las células eucariotas y son orgánulos que tienen una estructura con forma externa de salchicha o de gusano, miden unos pocos micrómetros y se hallan formadas por dos membranas separadas. La membrana interna presenta pliegues que se proyectan hacia el interior (Fig. 2-4). La función de las mitocondrias se descubrió mediante experimentos que revelaron que estas organelas obtienen energía química de las moléculas de nutrientes, como los azúcares, y la trasladan a la molécula de ATP, el combustible químico básico para la célula. Como la mitocondria consume oxígeno y libera dióxido de carbono durante esta actividad, el proceso completo se denomina respiración celular. La membrana interna de la mitocondria es la que contiene la mayoría de las proteínas responsables de la respiración celular y está sumamente plegada proporcionando una gran superficie para esta actividad. Es interesante notar que las mitocondrias son las únicas organelas en células animales que contienen en su interior un material genético propio. 22  Biología para Ciencias de la Salud - UNAJ Módulo 2 - Material de trabajo domiciliario Figura 2-4. Las mitocondrias tienen una estructura característica. (A) Microfotografía electrónica de un corte transversal de una mitocondria que revela el gran plegamiento de la membrana mitocondrial. (B) Esta representación tridimensional de la organización de las membranas mitocondriales muestra la membrana externa lisa y la membrana interna notablemente plegada. La membrana interna contiene la mayoría de las proteínas responsables de la respiración celular y por su disposición proporciona una gran superficie para esta actividad. (C) En este esquema de la célula, el espacio interior de la mitocondria está coloreado. (A, imagen cortesía de Daniel S. Friend). Consigna 2-2 b) Anota en tus apuntes, de manera resumida, la función de las mitocondrias c) Si observas las imágenes anteriores ¿podés identificar las 2 membranas? (puede ser más directo en la Figura B). Hacé en tus apuntes un esquema propio en el que destaques la gran cantidad de membrana interna de la mitocondria en comparación con la cantidad de membrana externa. El lenguaje en Biología En el texto anterior se dice que las mitocondrias tienen “forma de salchicha o gusano”. Esta es una expresión que usan lxs autorxs para describir de una manera simple y entendible la mitocondria. Decir “forma de salchicha” puede servirnos mientras estudiamos para imaginarnos la forma de una mitocondria… al menos la primera vez que nos la encontramos. Pero no sería una expresión adecuada para utilizar en un parcial o en cualquier instancia formal que tenga lugar cuando ya se supone que hemos visto muchas veces la mitocondria y podemos usar un vocabulario más preciso para describirla. 23  Biología para Ciencias de la Salud - UNAJ Módulo 2 - Material de trabajo domiciliario Figura 2-5 La Figura 2-5 muestra una posible forma de visualizar cómo los pliegues de la membrana interna de la mitocondria permiten ubicar mucha más membrana en un mismo volumen. Al comparar la longitud de la línea azul (membrana externa) con la línea negra (membrana interna). Este es un ejemplo de la relación entre la estructura y la función en Biología. Antes mencionamos que el proceso de obtención de energía de los nutrientes ocurre en la membrana interna, de manera que tener una mayor cantidad de membrana interna (estructura) le permitirá a la mitocondria realizar de manera más completa su función. Las membranas internas dentro de la célula crean compartimentos intracelulares con diferentes funciones Mencionamos hasta ahora el núcleo (en la Actividad 1-4) y las mitocondrias (en plural, porque hay muchas mitocondrias por cada célula). Veremos en el texto que sigue que el citoplasma contiene muchos orgánulos –la mayoría rodeados por una sola membrana– que cumplen funciones distintas pero relacionadas: El retículo endoplasmático (RE) –puede describirse como un laberinto irregular de espacios interconectados, rodeados por una membrana (Fig. 2-6)– El RE es el lugar de la célula en donde se fabrican la mayoría de los componentes de la membrana celular, así como las sustancias que serán exportadas hacia el exterior de la célula. Distinguimos dos zonas del retículo endoplasmático según su aspecto al microscopio óptico. El retículo endoplasmático liso, cuya función principal es la fabricación de los lípidos que forman parte de las membranas de distintas organelas de la célula y de la membrana plasmática. Por otra parte, el retículo endoplasmático rugoso recibe este nombre porque tiene una gran número de ribosomas asociados. Estos ribosomas participan en la síntesis de proteínas que serán enviadas al exterior de la célula o a otras localizaciones, como veremos más adelante. 24  Biología para Ciencias de la Salud - UNAJ Módulo 2 - Material de trabajo domiciliario Figura 2-6. Muchos componentes celulares son producidos en el retículo endoplasmático. (A) Esquema de una célula animal que muestra el retículo endoplasmático en verde. (B) Microfotografía electrónica de un corte fino de una célula en la que se observa una pequeña parte del retículo endoplasmático (RE). Obsérvese que el RE se continúa con la membrana de la envoltura nuclear. Las partículas negras que se observan en la región del RE mostrada aquí son ribosomas, los complejos moleculares que efectúan la síntesis proteica. Debido a este aspecto, el RE revestido de ribosomas a menudo se denomina “RE rugoso”. El complejo (o aparato) de Golgi (Fig. 2-7), compuesto por pilas de sacos aplanados envueltos por membranas, recibe y con frecuencia modifica químicamente las moléculas producidas en el retículo endoplasmático y, después, las envía al exterior de la célula o a diversas localizaciones internas. Figura 2-7. El complejo de Golgi se asemeja a una pila de discos aplanados. Este orgánulo, apenas visible con el microscopio óptico y que a menudo pasa inadvertido, participa en la síntesis y empaquetamiento de las moléculas que van a ser secretadas por la célula, así como en el envío de las nuevas proteínas sintetizadas hacia el compartimiento celular adecuado. (A) Esquema de una 25  Biología para Ciencias de la Salud - UNAJ Módulo 2 - Material de trabajo domiciliario célula animal con el complejo de Golgi coloreado en rojo. (B) Ilustración del complejo de Golgi reconstruido a partir de imágenes obtenidas con el microscopio electrónico. El orgánulo está constituido por sacos aplanados de membranas apiladas en capas. En la proximidad, se observan muchas vesículas pequeñas; algunas de ellas se han desprendido del complejo de Golgi, mientras que otras están destinadas a fusionarse con éste. Aquí se muestra sólo una pila, pero una célula puede contener varias. (C) Microfotografía electrónica del complejo de Golgi de una célula animal típica. (C, cortesía de Brij J. Gupta). Consigna 2-3. Según el texto, a) ¿Cómo se dispone la membrana en el retículo endoplasmático (RE) y en el aparato de Golgi? b) ¿Qué relación podés establecer entre la función del RE y la función del complejo de Golgi? Los lisosomas son orgánulos pequeños de forma irregular, en los que tiene lugar la digestión intracelular. Los lisosomas contienen un conjunto de sustancias, las enzimas degradadoras, que tienen la característica de degradar casi cualquier material biológico. Estas enzimas están separadas del resto de los componentes celulares por la membrana del lisosoma, que no pueden atravesar. Si la membrana del orgánulo se rompe, el contenido se libera en el citoplasma y podría ser muy tóxico para la propia célula. Según el tipo de célula de que se trate, los lisosomas pueden participar mediante esta degradación de sustancias de la alimentación de la célula (en un organismo unicelular que se alimente por esta vía), o de la destrucción de microorganismos patógenos (en células de nuestro sistema inmune, por ejemplo). Los lisosomas también están involucrados en la degradación de moléculas no deseadas para su reciclado o excreción Figura 2-8. Los orgánulos rodeados de membrana se distribuyen por todo el citoplasma. (A) Existe una variedad de compartimientos rodeados de membrana dentro de las células eucariontes, cada uno especializado en una función diferente. (B) El resto de la célula, excluidos todos estos orgánulos, se denomina citosol (coloreado en azul). 26  Biología para Ciencias de la Salud - UNAJ Módulo 2 - Material de trabajo domiciliario Consigna 2-4. La Figura 2-8 A es un buen resumen visual de lo que venimos estudiando. Te proponemos que vayas haciéndote una versión propia de esta figura, y a medida que incluyas los componentes vayas repasando su función. Para esto puede ser útil volver sobre las preguntas incluidas en las anteriores actividades. El citosol o citoplasma es un gel acuoso concentrado de moléculas grandes y pequeñas. Si se quitara la membrana plasmática de una célula eucarionte y, después, se eliminarán todos los orgánulos rodeados de membranas, quedaría el citosol (Fig. 2-8 B). El citosol contiene una innumerable cantidad de moléculas grandes y pequeñas y es el sitio de muchas reacciones químicas que son fundamentales para la existencia de la célula. Por ejemplo, en el citosol se produce la fabricación o síntesis de proteínas. Los ribosomas son diminutas “máquinas” que fabrican proteínas. Pueden estar libres en el citosol o bien unidas a la superficie del retículo endoplasmático (Fig. 2-6). Los ribosomas unidos a RE presentan un aspecto áspero o rugoso y por este motivo se lo llama Retículo Endoplasmático Rugoso (se abrevia como RER) mientras que el Retículo Endoplasmático que carece de ribosomas se lo denomina liso (se abrevia como REL). Consigna 2-5. Según el texto los ribosomas pueden estar libres en el citoplasma o bien asociados al RE. En la Consigna 2-4 hiciste un esquema propio de la célula y sus organelas. En este momento te proponemos agregar a ese esquema algunos ribosomas “libres” y otros asociados al RE. El citoesqueleto es responsable de dirigir los movimientos celulares Con el microscopio electrónico se puede observar que en las células eucariontes el citosol está entrecruzado por filamentos proteicos largos y delgados que forman el citoesqueleto (que significa “esqueleto de la célula”). Este sistema presenta filamentos finos de actina y otros más gruesos, conocidos como microtúbulos. Durante la división celular se reorganizan y contribuye a dividir al material genético en direcciones opuestas. Con un grosor intermedio entre los filamentos de actina y los microtúbulos, se encuentran los filamentos intermedios, que otorgan resistencia mecánica a la célula. Estos tres tipos de filamentos, junto con otras proteínas unidas a ellos, forman un sistema de vigas, sogas y motores que guía sus movimientos y contribuyen a su forma y estructura interna celular (Fig 2-9). 27  Biología para Ciencias de la Salud - UNAJ Módulo 2 - Material de trabajo domiciliario Figura 2-9. El citoesqueleto es una red de filamentos que se entrecruzan en el citoplasma de la célula eucarionte. Los filamentos compuestos por proteínas proporcionan a todas las células eucariontes una red interna que contribuye a organizar las actividades internas de la célula y es la base de sus movimientos y cambios de forma. El empleo de distintas tinciones fluorescentes permite detectar diferentes tipos de filamentos. Aquí se muestran (A) filamentos de actina, (B) microtúbulos y (C) filamentos intermedios. (A, cortesía de Simon Barry y Chris D´Lacey; B, cortesía de Nancy Kedersha; C, cortesía de Clive Lloyd). Como puede verse en la Figura 2-9, el citoesqueleto “cruza” por todas partes el citoplasma. A pesar de eso, no estaba incluido en los esquemas de las figuras anteriores. Lo mencionamos porque es un ejemplo de cómo los esquemas se van construyendo con un fin determinado. Por ejemplo, en la Figura 2-7A se quiere mostrar la ubicación relativa del complejo de Golgi en la célula. Incluir el citoesqueleto en esa figura la volvería más confusa sin agregar mucha información respecto de la ubicación del complejo de Golgi. De la misma manera veremos otros ejemplos en que distintas organelas se omiten de los esquemas para enfatizar determinadas estructuras o procesos que se quieren representar. El interior de la célula está en constante movimiento. El citoesqueleto es una jungla dinámica de cordeles y varillas que se unen y separan continuamente: sus filamentos se pueden reunir y luego desaparecer en cuestión de minutos. A lo largo de estos carriles, los orgánulos, las vesículas, las moléculas se movilizan de un sitio a otro, y atraviesan con rapidez el ancho de la célula en solo segundos, pueden llegar a cada rincón de la célula en poco tiempo. Podés verlo en el siguiente video realizado con imágenes tomadas por microscopía (en el video en “cámara rápida” se muestran 3 minutos en solo 7 segundos): https://www.youtube.com/watch?v=FpIo6wRbkAM&ab_channel=rikenchannel 28  Biología para Ciencias de la Salud - UNAJ Módulo 2 - Material de trabajo domiciliario Hasta ahora hemos usado el término organela sin darle una definición precisa. El término surgió al reconocer que las células eucariotas tienen en su interior estas estructuras especializadas en distintas funciones. El nombre organela hace referencia a “órganos pequeños” y fue asignado por analogía con los órganos del cuerpo, cada uno con su función o funciones. Consigna 2-6 Completar el cuadro que sigue te va a servir como resumen de las características de las organelas, y pone en evidencia los aspectos que nos interesa destacar al estudiar la célula eucariota. Si te resulta útil usa este link interactivo en el que si clickeas cada estructura te informa su función dentro de la célula eucariota: http://objetos.unam.mx/biologia/celulaEucariota/?fbclid=IwAR2pRuT9c7eLc0kB6IxwHw8Hb JDtUYF8UlzMvZyOdO48_y4RWFlSsOuAGK8. Es posible que en este momento el cuadro resulte un resumen “muy apretado”. Pero a lo largo de esta materia iremos ampliando y encontrando nuevos sentidos a estas funciones. Organela Descripción de la forma o Función estructura y localización en la célula Membrana Celular Citoplasma Núcleo Membrana Nuclear RER REL Aparato de Golgi Vesículas Mitocondrias Lisosomas Citoesqueleto Ribosomas 29  Tipos celulares Al terminar este módulo esperamos que puedan: · Reconocer a la célula como unidad estructural y fisiológica de los organismos vivos · Identificar en textos universitarios e imágenes la información necesaria para completar cuadros y esquemas · Evaluar sus propias producciones en base a criterios establecidos · Conocer la estructura y función de los elementos presentes en ambos tipos celulares · Reconocer las semejanzas y diferencias entre ambos tipos celulares, en particular en relación a su complejidad · Definir y reconocer procesos biológicos · Reconocer la relación entre estructura y función a nivel celular Actividad 2-1 a) Identificar (nombrar y señalar) en el esquema de la Figura 2-10 las organelas o componentes celulares en ambas células. Para recordarlas podés consultar los cuadros de las consignas 2-1 y 2-6 del material de lectura. b) Marcar sobre ambas figuras las estructuras rodeadas de membrana c) ¿Qué estructuras u organelas son comunes a ambos tipos celulares? d) En la figura ambos tipos celulares tienen aproximadamente el mismo tamaño. ¿Es esto representativo de los tamaños reales de las células esquematizadas?  Biología para Ciencias de la Salud 32 Módulo 2 – Material para la clase presencial Figura 2-10. Esquema de un bacilo (célula procariota) y una célula eucariota modelo. En el módulo de la clase pasada vimos los cuatro postulados de la Teoría Celular y cómo a partir de las observaciones de distintas personas a través de la historia (como Robert Hooke, Theodor Schwann y muchos más) se pudo llegar a enunciar el primer postulado “Todos los organismos vivientes están constituidos por una o más células”. También leímos cómo a través de distintos experimentos (Spallanzani, Needham y Pasteur) se enunció el tercer postulado de la Teoría Celular que dice “Todas las células surgen a partir de otras células que les dieron origen”. Ahora habiendo recorrido todas las características de las células tanto procariontes cómo eucariontes podemos empezar a comprender de qué se trata el segundo postulado “Las células son la menor unidad morfofisiológica que puede ser caracterizada como sistema viviente”. Actividad 2-2. Fisiología de las células Los músculos se encargan del movimiento del organismo y están formados por un gran número de fibras. Cada una de esas fibras está formada por células, una a continuación de la otra. Los movimientos de contracción requieren de energía y esa energía proviene de la alimentación y la respiración del organismo. Después de una comida, la sangre lleva un azúcar llamado glucosa a todas las células del cuerpo, incluidas las células musculares. La glucosa es captada por las células musculares, que la almacenan. Cuando hacemos trabajar el músculo, por ejemplo al caminar, las células transforman la glucosa en dióxido de carbono y agua, y obtienen en el proceso la energía necesaria para la contracción. La sangre aporta también otro insumo necesario para este proceso que proviene de la respiración: el oxígeno.  Biología para Ciencias de la Salud 33 Módulo 2 – Material para la clase presencial Figura 2-11. Esquema de un músculo (A) y de una célula muscular (B) Preguntas: a) ¿Qué sustancias necesitan las células musculares para realizar la función de contracción? ¿Cuáles son los intercambios que realizan las células musculares en este proceso? b) ¿Qué relación encontrás entre la función de este tipo de célula y las características generales de un ser vivo? c) Haciendo uso del ejemplo, explicar la frase: “las células son la unidad fisiológica que constituyen los tejidos y órganos”. En la siguiente actividad se destaca el rol que cumple el material genético como portador de la información que contribuye a establecer las características del organismo y cómo transmisor de estas características a la descendencia. Esto nos recuerda el cuarto postulado “Las células contienen material genético hereditario, que contiene la información para el desarrollo de todo el organismo”.. Actividad 2-3 Luego de leer el siguiente texto y de analizar la Figura 2-12 respondan las consignas: Frederick Griffith: la transformación bacteriana1 En 1928, el bacteriólogo británico Frederick Griffith llevó a cabo una serie de experimentos con ratones y bacterias Streptococcus pneumoniae. Griffith no intentaba identificar el material genético, sino en realidad trataba de desarrollar una vacuna contra la neumonía. En sus experimentos, Griffith utilizó dos cepas de bacterias relacionadas, conocidas como R y S. 1 Fragmento adaptado en base a: “Experimentos clásicos: el ADN como el material genético. Los experimentos de Frederick Griffith, Oswald Avery y sus colegas, y los de Alfred Hershey y Martha Chase.” https://es.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic- material/dna-discovery-and-structure/a/classic-experiments-dna-as-the-genetic-material  Biología para Ciencias de la Salud 34 Módulo 2 – Material para la clase presencial Cepa R. Cuando se cultivan en un medio sólido, las bacterias R forman colonias (grupos de bacterias relacionadas) con bordes bien definidos y un aspecto rugoso (de ahí la abreviatura "R"). Las bacterias R no son virulentas; es decir, al inyectarse en un ratón no causan enfermedad (Figura 2-12 A). Cepa S. Las bacterias S forman colonias redondas y lisas (la abreviatura "S" es por la palabra "smooth" en inglés). La apariencia lisa se debe a una envoltura de polisacáridos que estas bacterias poseen por fuera de la pared celular. Esta capa protege a las bacterias S del sistema inmunitario del ratón, por lo que resultan virulentas (capaces de causar enfermedad). Los ratones a los que se les inyectan bacterias S vivas desarrollan neumonía y mueren (Figura 2-12 A). Como parte de sus experimentos, Griffith inyectó un grupo de ratones con bacterias S muertas por calor (es decir, bacterias S que se calentaron a altas temperaturas, lo que causó la muerte de las células). Como era de esperarse, las bacterias S muertas por calor no enfermaron a los ratones (Figura 2-12 B). Sin embargo, los experimentos tomaron un giro inesperado cuando las bacterias R (no virulentas) se combinaron con las también inofensivas bacterias S muertas por calor y se inyectaron en un ratón. El ratón desarrolló neumonía y murió (Figura 2-12 B). Figura 2-12 Ilustración del experimento de Frederick Griffith con bacterias S y R. Parte A 1. Cepa R (no patógena). Cuando se inyecta esta cepa en un ratón, el ratón vive. 2. Cepa S (patógena). Cuando se inyecta esta cepa en un ratón, el ratón contrae neumonía y muere. Parte B 3. Cepa S muerta por calor. Cuando se inyectan bacterias S muertas por calor en un ratón, no causan enfermedad y el ratón sobrevive. 4. Combinación de la cepa R viva y la cepa S muerta por calor. Cuando se inyecta la combinación en un ratón, el ratón contrae neumonía y muere. Griffith tomó una muestra de sangre del ratón muerto, ¡encontró que contenía bacterias S vivas!  Biología para Ciencias de la Salud 35 Módulo 2 – Material para la clase presencial Entonces concluyó que las bacterias de la cepa R debían haber tomado algún componente de las bacterias S muertas por calor, y llamó a este componente "principio transformante". Preguntas: a) Completar el cuadro: Procedimiento Resultados Conclusión Experimento de Griffith b) ¿Cómo explicó Griffith la presencia de bacterias S vivas en los ratones inoculados en el paso 4? c) ¿Qué propiedades le asignarían al “principio transformante” de Griffith? Actividad 2-4. Primera parte Luego de leer el siguiente texto sobre tráfico vesicular completá las actividades. La acción coordinada del retículo endoplasmático, el aparato de Golgi y las Video 2-1 vesículas El interior de las células está muy lejos de ser estático, como puede parecer en los Animación que muestra el tráfico de vesículas en el esquemas y dibujos que hemos analizado. Vamos a ver ahora un ejemplo “en proceso de secreción de movimiento” de la relación funcional y dinámica que existe entre algunas organelas. proteínas Entre el retículo endoplasmático, el complejo de Golgi, los lisosomas y el exterior de la célula, hay un intercambio continuo de materiales. Éste está mediado por vesículas pequeñas rodeadas por membrana que se desprenden de la membrana de un orgánulo y se fusionan con otras, como diminutas pompas de jabón que se https://youtu.be/cvsA6HM XFRw liberan de burbujas más grandes y vuelven a juntarse. En el video 2-1 se representa la estructura interna de una célula eucariota y se puede ver el “tráfico de vesículas” descrito en el párrafo anterior. La animación muestra cómo se forma una proteína en el RER (retículo endoplasmático rugoso, asociado a ribosomas, aquí en color violeta), cómo viaja en una “bolsita” o vesícula hacia el complejo de Golgi, y finalmente abandona esta organela (también dentro dentro de vesículas) para ser liberada (“exportada”) fuera de la célula. La proteína está representada por la cadena de pelotitas amarillas: Consigna En grupos completar la captura de imagen extraída del video. Señalen las estructuras que se reconocen y describan paso a paso lo que está sucediendo.  Biología para Ciencias de la Salud 36 Módulo 2 – Material para la clase presencial Los procesos biológicos Además de ser un buen ejemplo del funcionamiento en conjunto de las distintas organelas, la síntesis, el empaquetamiento, y liberación al medio extracelular de proteínas es un buen ejemplo también de lo que denominamos proceso biológico. A lo largo de la materia vamos a encontrar muchos procesos a distintas escalas, como la respiración celular o la digestión de los alimentos. Un aspecto en común de los procesos biológicos es que podemos pensarlos como una secuencia de eventos, en los que cada evento depende del anterior. En una célula eucariota pueden ocurrir al mismo tiempo muchos procesos. Actividad 2-4 Segunda parte Estudiar los componentes de la En esta actividad les proponemos seguir trabajando sobre la relación funcional célula eucariota como entre algunas organelas. “una lista” de organelas a) El siguiente esquema (Figura 2-13) ¿corresponde al interior de una célula puede hacernos perder procariota o eucariota? Justificar la respuesta. de vista que la célula b) Identificar: la membrana celular; el medio externo a la célula; el material es un sistema dinámico. genético; la membrana nuclear; el retículo endoplasmático; el aparato de Golgi; Es importante vesículas; el citoplasma. reconocer que las distintas organelas c) La figura 2-13 muestra por un lado la formación de lisosomas y por el otro la funcionan de manera digestión intracelular de un alimento (podría ser el caso de un organismo coordinada unicelular alimentándose por fagocitosis). Completar los recuadros haciendo una breve referencia a cada paso. (pueden ver este mismo proceso en la animación del video 2-2) d) Revisen las funciones del citoesqueleto mencionadas en el material de lectura del módulo 2. ¿Qué rol tiene el citoesqueleto en el tráfico de vesículas?  Biología para Ciencias de la Salud 37 Módulo 2 – Material para la clase presencial Video 2-2 Animación que muestra la formación de lisosomas y la posterior digestión del material fagocitado. https://youtu.be/lPP5yZ 5VjPQ Figura 2-13 Tráfico de vesículas. Digestión en lisosomas (modificada en base a Biología. La Vida en la Tierra, Audesirk y otrxs, 9na edición, 2013) LAS RÚBRICAS En Biología para Ciencias Consigna Competente Desarrollo inicial de la Salud vamos a utilizar rúbricas de 2-4 a) Responde de manera directa lo solicitado. Responde de manera directa lo corrección. Justifica en base a la presencia/ausencia de solicitado. La rúbrica es un cuadro estructuras propias de uno u otro tipo Omite la justificación. que permite ubicar las celular que pueden verse en el esquema. distintas respuestas en niveles. Es muy 2-4 b) Señala correctamente los 7 ítems Señala correctamente al menos 3 de importante tener en solicitados. los ítems solicitados. cuenta las rúbricas al contestar, porque sirven 2-4 c) Agrega un texto breve a cada uno de los Agrega un texto breve en al menos los a la vez como una guía recuadros. recuadros 1 a 4. para saber qué El texto de cada recuadro describe la etapa El texto de cada recuadro se refiere a esperamos lxs docentes, y del proceso completo señalada las estructuras señaladas. son una forma de La lectura ordenada de los 5 textos “autoevaluar” tu proporciona una descripción ordenada del respuesta a medida que proceso completo. la vayas construyendo. El uso de las rúbricas nos orienta sobre cómo contestar una pregunta.  Biología para Ciencias de la Salud 38 Módulo 2 – Material para la clase presencial Aquí presentamos las rúbricas por primera vez, pero estarán también presentes en las Tareas obligatorias, y en las evaluaciones de la materia (por eso la rúbrica incluye un rango de puntaje en cada columna). Actividad 2-5 Reúnanse en grupos de tres estudiantes. Observen las imágenes que se presentan. Céntrense en cada una y analícenlas respondiendo a los siguientes ítems: Describan la forma y estructura de la célula presentada enfatizando las diferencias con la célula eucariota modelo que vimos en el material del módulo 2. En caso de ser posible identifiquen y señalen organelas presentes. ¿Qué función o características pueden suponer que poseen las células teniendo en cuenta la estructura presentada? Aquí deben escribir pequeños textos en los que se relacione la estructura con la función, por ejemplo: “...en la imagen D observamos que la célula posee una estructura alargada, denominada flagelo, esto lo relacionamos con la función de movilidad. La célula D es una célula que “viaja” o se moviliza de un sitio a otro.”  Biología para Ciencias de la Salud 39 Módulo 2 – Material para la clase presencial Actividad 2-6 (opcional). ¿De que hablamos cuando hablamos de células más (o menos) complejas? Hemos mencionado Lean el siguiente fragmento y luego contesten las preguntas: que además de ser más grandes, decimos La digestión intracelular: los lisosomas2 que las células eucariotas son “más Los lisosomas son un tipo especial de vesículas formadas en el complejo de complejas” que las Golgi, presentes en las células animales. Estas bolsas membranosas –de tamaño procariotas. En esta variable, que miden entre 1 y 3 m de diámetro- contienen enzimas