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INTERNARRATIVAS BIOLOGÍA / 01 ORGANIZACIÓN CELULAR Y TISULAR / TEORÍA PARA IMPRIMIR 1. Organización celular y Tisular 1.1. Niveles de organización de la materia Tanto la materia inerte como los seres vivos están compuestos de partículas que se van organizando de menor a mayor complejidad, dand...

INTERNARRATIVAS BIOLOGÍA / 01 ORGANIZACIÓN CELULAR Y TISULAR / TEORÍA PARA IMPRIMIR 1. Organización celular y Tisular 1.1. Niveles de organización de la materia Tanto la materia inerte como los seres vivos están compuestos de partículas que se van organizando de menor a mayor complejidad, dando lugar a niveles de organización que presentan unas características propias. En cada nivel de organización aparecen propiedades que no se encontraban en el nivel anterior ni se pueden deducir de las propiedades de este, sino de la interacción entre los componentes. Estas propiedades reciben el nombre de propiedades emergentes. Entre los niveles de organización podemos encontrar: a. Nivel subatómico: formado por partículas como los protones, los neutrones y los electrones. Al interaccionar entre ellas forman átomos. b. Nivel atómico: formado por átomos de cualquier elemento químico con distintas propiedades que podemos encontrar agrupados en la Tabla periódica de los elementos. c. Nivel molecular: los átomos se unen mediante distintos enlaces químicos dando lugar a moléculas, que al juntarse forman macromoléculas. d. Nivel organular: las macromoléculas se asocian formando orgánulos celulares. e. Nivel celular: estructuras complejas como la membrana celular y orgánulos como los ribosomas de cuya interacción surge la propiedad que conocemos como vida. f. Nivel tisular: en muchos seres vivos las células se especializan para desarrollar una función determinada, mostrando una morfología y un funcionamiento propio, dando lugar a los tejidos. g. Nivel órganos: los tejidos pueden asociarse entre sí para dar lugar a órganos como el estómago o el corazón para llevar a cabo una función concreta. h. Nivel aparatos o sistemas: los órganos establecen relaciones entre ellos dando lugar a aparatos o sistemas como el digestivo o el circulatorio respectivamente que permiten llevar a cabo cada función corporal de forma óptima. En el caso de los aparatos, estos están formados por órganos muy diferentes entre sí, mientras que en los sistemas predomina un tejido. 1 INTERNARRATIVAS BIOLOGÍA / 01 ORGANIZACIÓN CELULAR Y TISULAR / TEORÍA PARA IMPRIMIR i. Nivel de organismo: el funcionamiento coordinado de todos los órganos y sistemas permite la existencia de seres vivos pluricelulares como nosotros en el que elementos pertenecientes a todos los niveles de organización descritos interaccionan mejor que el mejor mecanismo de precisión para dar lugar al misterio de la vida. 1.2. La composición de los seres vivos: bioelementos y biomoléculas Bioelementos o elementos biogénicos Estos elementos forman las biomoléculas orgánicas e inorgánicas que conforman a los seres vivos. Se clasifican en: a. Elementos primarios: Carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (0), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S). Forman parte de: membrana celular, glúcidos, proteínas, lípidos, ácidos nucleicos, etc. Su función es estructural. b. Elementos secundarios: Calcio (Ca), magnesio (Mg), sodio (Na) y potasio (K). Permiten el funcionamiento de las células. c. Oligoelementos: Hierro (Fe), cobre (Cu), cinc (Zn), manganeso (Mn), cobalto (Co), cromo (Cr), iodo (I), flúor (F), selenio (Se) y molibdeno (Mo). Aunque están presentes en cantidades muy pequeñas, intervienen en muchas de las reacciones químicas que ocurren en las células. Biomoléculas Las biomoléculas inorgánicas son sustancias que se hallan tanto en la materia inerte como en los seres vivos: a. El agua: formada por la unión de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). Fundamental para todos los seres vivos en cantidades superiores al 50% en masa. Constituye el medio fundamental de los seres vivos, ya que tanto el medio interno de las células como el externo es acuoso. Es también un gran disolvente y termorregulador. b. Las sales minerales: forman estructuras esqueléticas de protección o de sostén como las sales de calcio, fósforo, magnesio y flúor. Otras como los fosfatos mantienen el pH interno y son imprescindibles para que los organismos funcionen de forma adecuada. Muchas de ellas regulan los procesos osmóticos que veremos más adelante. Las biomoléculas orgánicas son específicas de los seres vivos y están formadas fundamentalmente por cadenas de átomos de carbono. Estas son: 2 INTERNARRATIVAS BIOLOGÍA / 01 ORGANIZACIÓN CELULAR Y TISULAR / TEORÍA PARA IMPRIMIR a. Glúcidos: sustancias simples como la glucosa o complejas como el almidón, formadas por la unión de las simples. Las simples, como por ejemplo glucosa (azúcar de mesa extraída de la caña de azúcar o de la remolacha), fructosa (fruta) y galactosa (leche) tienen fundamentalmente función energética, pues se degradan para la obtención de energía. Las complejas, preferentemente almacenan energía como el almidón en plantas y el glucógeno en animales. Aunque también pueden tener otras funciones como la función estructural de la celulosa que tienen las plantas. b. Lípidos: sustancias que se mezclan poco o nada con el agua y que son muy variadas químicamente. Entre ellas encontramos los triglicéridos, que son la forma principal de almacenamiento de energía o el colesterol, que forma parte de las membranas biológicas. c. Proteínas: macromoléculas formadas por otras más sencillas llamadas aminoácidos. Son las más versátiles del cuerpo y las encontramos en prácticamente todas las estructuras de la célula y del cuerpo. Algunas como el colágeno están presentes en órganos como la piel o el hueso, y otras como las enzimas son catalizadores (aumentan la velocidad) de las reacciones químicas. También hay proteínas responsables de la contracción muscular (actina y miosina) o de la defensa del organismo (anticuerpos) formando parte del sistema inmunológico que nos protege de las infecciones causadas por agentes extraños. d. Ácidos Nucleicos: formados por moléculas más sencillas llamadas nucleótidos. Existen dos tipos: El ADN, que es la molécula que contiene la información genética y el ARN que interviene en la síntesis de proteínas. 1.3. La organización celular La teoría celular de 1839 de Schleiden y Schwann nos dice que todos los seres vivos están formados al menos por una célula y que son las que realizan todas las funciones que podemos observar en ellos, incluida la capacidad de obtener copias de sí mismos en la reproducción. Sin embargo, no todas las células presentan la misma estructura, según sea podemos diferenciar dos tipos de organización: Procariota (los individuos que la tienen se denominan procariontes). a. Carecen de núcleo (su material genético no está protegido por una envoltura membranosa). b. En su interior no encontramos orgánulos con membrana. Ejemplo Son organismos procariontes: a. Arqueas (microorganismos unicelulares muy primitivos). 3 INTERNARRATIVAS BIOLOGÍA / 01 ORGANIZACIÓN CELULAR Y TISULAR / TEORÍA PARA IMPRIMIR b. Eubacterias (microorganismos unicelulares más evolucionados, consideradas verdaderas bacterias). Eucariota (los individuos que la tienen se denominan eucariontes). a. Presentan núcleo (su material genético está protegido por una envoltura membranosa). b. En su interior presenta orgánulos con membrana. c. Existen dos tipos: la célula animal y la célula vegetal. Ejemplo Son organismos eucariontes: a. Plantas. b. Protozoos. c. Algas. d. Hongos (levaduras, mohos y setas). e. Animales. 1.4. Células animales y vegetales Las células animales y las vegetales van a presentar estructuras comunes y estructuras específicas. Estructuras comunes Membrana celular: capa que aísla y limita a la célula compuesta fundamentalmente por lípidos. A través de ella se realiza el intercambio de sustancias y sirve además para la comunicación con otras células. Citoplasma: líquido interno compuesto mayoritariamente por agua y sales minerales. En él se encuentran el resto de las estructuras celulares. Citoesqueleto: conjunto de fibras de proteínas de distinto diámetro que forman un “andamiaje” que mantiene todas las estructuras en su sitio y da forma a la célula. Núcleo: estructura formada por una doble membrana en continuidad con el Retículo endoplasmático rugoso (RER) que contiene el material genético de la célula (ADN). Vesículas: pequeñas estructuras membranosas temporales que contienen diferentes sustancias. 4 INTERNARRATIVAS BIOLOGÍA / 01 ORGANIZACIÓN CELULAR Y TISULAR / TEORÍA PARA IMPRIMIR Ribosomas: corpúsculos formados por ARN y proteínas que son los responsables de la formación de proteínas. Los podemos encontrar tanto libres en el citoplasma como asociados a la membrana del RER. Retículo endoplasmático rugoso (RER): conjunto de sáculos membranosos, aplanados, interconectados entre sí y con la envoltura nuclear que presentan ribosomas asociados en su exterior, de ahí su rugosidad. Su función es ayudar a la maduración de las proteínas que van a ser enviadas al exterior o que van a formar parte de estructuras como la membrana celular. Retículo endoplasmático liso (REL): conjunto de canales membranosos interconectados entre sí y con el RER cuya función es la síntesis de lípidos. Aparato de Golgi: conjunto de sáculos membranosos aplastados, que se ensanchan en los extremos y están rodeados de vesículas. Se forman a partir de vesículas procedentes del retículo endoplasmático liso y rugoso y sus principales funciones son la síntesis de glúcidos, y la secreción de proteínas al exterior celular a través de vesículas de secreción. En animales, además, la formación de los lisosomas. Mitocondrias: orgánulos formados por una doble membrana que limita un espacio interior denominado matriz. En ella se realiza la respiración celular, que es el conjunto de reacciones por las cuales se degrada la materia orgánica para obtener energía. En estas reacciones se degrada por completo la glucosa en presencia de oxígeno hasta convertirla en dióxido de carbono (CO₂) y agua (H2O). Se obtiene energía en forma de ATP, una molécula que actúa como una batería almacenando la energía de los nutrientes. Estructuras propias de las células animales Centriolos: dos cilindros huecos formados por túbulos de proteínas que se encargan de organizar el citoesqueleto e intervienen en la división celular. Lisosomas: vesículas que se encargan de la digestión de sustancias en el interior celular gracias a las enzimas que contienen. Estructuras propias de las células vegetales Cloroplastos: orgánulos que presentan una doble membrana que limita un espacio interior denominado estroma. En su interior se encuentran los tilacoides (sacos aplanados), limitados por una membrana que contienen pigmentos fotosintéticos (clorofila, carotenoides y xantofila). Las pilas de tilacoides reciben el nombre de granas. La función del cloroplasto es realizar la fotosíntesis, que consiste en la formación de compuestos orgánicos a partir de compuestos inorgánicos, aprovechando la energía de la luz y desprendiendo oxígeno en el proceso. Vacuolas: estructuras limitadas por membrana de gran tamaño y permanentes en células vegetales y que cumplen funciones como el almacenamiento de sustancias o la regulación del agua en la célula. 1.5. Tejidos humanos 5 INTERNARRATIVAS BIOLOGÍA / 01 ORGANIZACIÓN CELULAR Y TISULAR / TEORÍA PARA IMPRIMIR Las células del cuerpo humano portan la misma información genética ya que se originan por el proceso de multiplicación y diferenciación que ha sufrido el óvulo fecundado, el cigoto. Las células se especializan en un proceso que incluye cambios morfológicos y fisiológicos, para formar asociaciones de células capaces de desarrollar un determinado trabajo. Estos grupos de células junto con ciertas sustancias segregadas por ellas forman los tejidos. Los principales tejidos del ser humano son: los tejidos epiteliales, los tejidos conectivos, los tejidos musculares y el tejido nervioso. Tejidos Epiteliales Son tejidos cuya principal función es el revestimiento de los órganos y de la superficie del cuerpo, así como la secreción de sustancias. Se pueden diferenciar dos tipos: epitelios de revestimiento y epitelios glandulares. Epitelios de revestimiento: están formados por células unidas muy estrechamente unas a otras sin dejar espacios entre ellas y que no poseen apenas sustancia intercelular. Son ejemplos: el tegumento externo, el epitelio del interior de los vasos sanguíneos (endotelio) o la mucosa intestinal. Epitelios glandulares: formados por células con capacidad para producir sustancias y que se agrupan formando glándulas. Según el lugar al que vierten su contenido podemos tener: a. Glándulas exocrinas: vierten su producto al exterior, bien sea al exterior del tegumento como las glándulas sebáceas o las sudoríparas, bien al interior del tubo digestivo, como las glándulas salivales. b. Glándulas endocrinas: vierten su contenido al medio interno, fundamentalmente a la sangre. Producen hormonas, sustancias que producen cambios en la actividad celular y el metabolismo. c. Glándulas mixtas: tienen secreción tanto exocrina como endocrina. Un ejemplo es el páncreas que produce jugo pancreático que es secretado al intestino y la insulina que es expulsada directamente a la sangre. Ejemplo La glándula tiroides, productora de la hormona tiroxina, es una glándula endocrina. Tejidos conectivos 6 INTERNARRATIVAS BIOLOGÍA / 01 ORGANIZACIÓN CELULAR Y TISULAR / TEORÍA PARA IMPRIMIR Son tejidos con abundante sustancia intercelular con células separadas unas de otras cuya función fundamental es servir de soporte, proteger y conectar unas estructuras del cuerpo con otras. El tejido conjuntivo posee un tipo fundamental de células llamadas fibroblastos, una sustancia intercelular formada fundamentalmente por fibras de proteínas (sobre todo colágeno y elastina) y una matriz gelatinosa. Dependiendo de la proporción de cada componente tenemos tejidos más o menos rígidos. A través de él llegan los vasos sanguíneos y los nervios a los órganos rodeándolos. Nos los encontramos en la dermis de la piel, rodeando las venas y arterias o formando los tendones o ligamentos. Ejemplo Un tipo especial de tejido conjuntivo es el tejido adiposo, formado por los adipocitos, células llenas de grasa cuyas funciones fundamentales son la reserva de energía y la protección mecánica. El tejido cartilaginoso es un tejido que tiene una sustancia intercelular semisólida y que desarrolla sobre todo función de soporte. Las células que lo forman se llaman condrocitos. No presenta vasos sanguíneos ni nervios, por lo que debe nutrirse del tejido conjuntivo que lo rodea. Nos lo encontramos en lugares como el pabellón auditivo, los cartílagos de la nariz y de la tráquea o los discos intervertebrales. El tejido óseo cuenta con la sustancia intercelular sólida debido a la mineralización (carbonato y fosfato cálcico) que forma parte de los huesos. Sus células principales son los osteocitos. Lo podemos encontrar en todos los huesos del cuerpo como en el fémur. Por último, el tejido sanguíneo consta de una sustancia intercelular líquida, el plasma, en la que se encuentran diferentes células o fragmentos de ellas como glóbulos rojos o eritrocitos, glóbulos blancos o leucocitos y plaquetas o trombocitos. Estudiaremos este tejido con detalle al tratar el sistema circulatorio. Tejidos Musculares Formados por células alargadas con capacidad de contracción, llamadas fibras musculares. En el cuerpo humano tenemos dos tipos de tejidos musculares: lisos y estriados. Los tejidos musculares lisos no presentan estriaciones (bandas claras y oscuras) y su contracción es involuntaria y poco intensa en comparación con los estriados. Sin embargo, pueden funcionar mucho tiempo sin fatiga. Se encuentran en órganos como el estómago, la pared del tubo digestivo o de los vasos sanguíneos. Sin embargo, los tejidos musculares estriados presentan estriaciones y se dividen en estriados esqueléticos y estriados cardiacos: 7 INTERNARRATIVAS BIOLOGÍA / 01 ORGANIZACIÓN CELULAR Y TISULAR / TEORÍA PARA IMPRIMIR a. Esqueléticos: en los músculos que unen los huesos permitiendo el movimiento. Son de contracción intensa y voluntaria pero no pueden funcionar mucho tiempo sin fatiga. b. Cardíacos: Se encuentran en el miocardio (músculo del corazón) es de contracción intensa e involuntaria, y pueden funcionar mucho tiempo sin fatiga. Tejido Nervioso Se encarga de la captación de estímulos, la transmisión de información en forma de impulsos nerviosos y del procesamiento de la información y la memoria. Está formado por dos tipos de células: las neuronas y las células de la glía. a. Las neuronas: son las células funcionales del sistema nervioso, se encargan de las funciones vistas arriba. Presentan formas variadas dependiendo de la función que tienen. b. Células de la glía: son distintos tipos de células que ayudan a las neuronas a desarrollar su función. A su vez, las células de la glía se dividen en: a. Células de Schwann: recubren las neuronas formando la vaina de mielina, responsable de que la velocidad de la transmisión del impulso nervioso aumente. b. Astrocitos: Sirven de soporte a las neuronas y ayudan a su nutrición. 8