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2017/07/22

EL DESCUBRIMIENTO DE LA CÉLULA



EL DESCUBRIMIENTO DEL MICROSCOPIO

En la Tierra existen millones de seres con formas y tamaños diferentes, pero todos comparten una característica común: la célula. Para estudiar la célula, los científicos han desarrollado instrumentos especiales como los microscopios.

Los primeros lentes de aumento fueron elaborados hacia 1600 por monjes austríacos, pero los holandeses Hans Janssen (1570–1619), óptico, y Zacharias Janssen (1588–1638), inventor, usaron un sistema de lentes que producía aumentos mayores que los obtenidos con un lente. En 1655, Robert Hooke fabricó el primer microscopio compuesto, con el cual observó y describió a las células, a las que dio ese nombre porque le recordaban a las celdas de los monjes.

El comerciante holandés Anthon van Leeuwenhoek (1632-1723) usaba lentes simples de pequeños trozos de cristal y los pulía con cuidado; así, logró aumentar la visión de un objeto hasta 270 veces sin alterar la nitidez; construyó microscopios y con ellos logró describir los glóbulos rojos y los capilares. Leeuwenhoek fue el primero en ver lo que más tarde se llamarían bacterias y protozoarios, que él denominó animáculos.


Anthon van Leeuwenhoek construyó más de 400 lentes y más de 200 microscopios.

Un defecto de estos microscopios era que sus lentes descomponían la luz blanca en los colores que la conforman y los objetos pequeños se veían rodeados de anillos de color que impedían observarlos con claridad. Alrededor de 1820 Joseph Jackson Lister (1786-1869), un óptico inglés, diseñó un microscopio capaz de eliminar ese anillo.

En 1930, aparece del microscopio electrónico, cuyas ventajas fueron lograr un aumento de 1 000 veces el objeto observado, una mejor resolución y mayor definición.



El ADN, los virus y los organelos celulares se observaron por primera vez con el microscopio electrónico.




DESARROLLO TECNOLÓGICO DEL MICROSCOPIO Y SU APORTE A LA CIENCIA

El aparecimiento del microscopio permitió al ser humano observar objetos y estructuras que se escapan a la vista humana, e incluso a cualquier lupa inventada hasta ese momento, abriendo con esto un mundo nuevo de posibilidades de conocimiento.

Alrededor del siglo XIX se dio un mayor desarrollo de la microscopia, y apareció el microscopio compuesto, que al inicio tenía dos lentes; sin embargo, luego se incorporó un tercero para acoplar una cámara de fotos y de video, con la cual se podían registrar los resultados, e incluso procesos en movimiento, lo que mejoró el estudio de la reproducción de las bacterias, por ejemplo.

A mediados del siglo XX ocurrió el invento de un nuevo tipo de microscopio, conocido como ‘microscopio electrónico’, que es capaz de conseguir aumentos de 100 mil veces, gracias al cual es posible observar estructuras aún más pequeñas, además de que por primera vez se pudieron hacer observaciones microscópicas en tres dimensiones, y determinar la ubicación de los organelos y otros componentes en el interior de la célula. Posteriormente se logró, incluso, observar la estructura interior de los organelos como las mitocondrias.

Así, el descubrimiento del microscopio fue el punto de partida de una serie de avances en la ciencia, como el estudio de las bacterias y virus, y el análisis de la sangre, con lo cual fue posible determinar la causa de muchas enfermedades, e, incluso, desarrollar las curas gracias a esto.

Otro aporte importante fue el de la observación de cromosomas y ADN, gracias a lo cual hoy se usa esta información para casos legales, ya que las observaciones realizadas aportan a la criminalística y, por lo tanto, a la solución de crímenes de diversa índole.

En el caso de la bioquímica, mejora la observación de los resultados de las reacciones químicas y aporta también a este campo.

LINEA DE TIEMPO DE LA EVOLUCIÓN DEL MICROSCOPIO

El microscopio óptico, también llamado microscopio compuesto o de luz, es un instrumento que se utiliza para ampliar objetos muy pequeños.

PARTES DEL MICROSCOPIO ÓPTICO

 LA TEORÍA CELULAR

En el siglo XIX y con mejores microscopios, los científicos alemanes Mathias Schleiden (1804-1881), Theodor Schwann (1810-1882) y Rudolf Virchow (1821- 1902) realizaron observaciones interesantes en plantas y animales que los llevaron a establecer la teoría celular; sus conclusiones son:

• Los seres vivos están compuestos por células. Todos los organismos, tanto los más simples como los complejos, están formados por una o más células que varían en forma y tamaño.

• Las células son las unidades funcionales de los seres vivos. En el interior de la célula ocurren todas las reacciones necesarias para el mantenimiento de la vida. Las células se especializan para cumplir variadas tareas en el organismo.

• Se producen nuevas células a partir de células existentes. La célula es la unidad de origen de los seres vivos. Las nuevas células adquieren la capacidad de cumplir con las mismas funciones de la célula original.







Desde los seres vivos más pequeños hasta los más grandes, están formados por células.


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2017/07/21

LA ESTRUCTURA CELULAR

LA CÉLULA Y SUS PARTES FUNDAMENTALES

Las células eucariotas presentan tres partes fundamentales: la membrana, el citoplasma y el núcleo.

La membrana celular

La membrana celular o plasmática es una capa fina que separa el contenido de la célula del medio que la rodea; sirve como protección y sostén, facilita la absorción de partículas alimenticias y permite la comunicación con las demás células circundantes.


Es semipermeable y selectiva, pues controla la entrada de agua y nutrientes, la salida de desechos y evita que las sustancias tóxicas ingresen a ella. Esta membrana tiene una estructura compleja conformada por una doble capa de sustancias grasas llamadas fosfolípidos, en la que se encuentran incrustadas proteínas de gran tamaño que pueden moverse de un lado a otro, y por carbohidratos.


Algunas sustancias como el oxígeno y el agua se transportan desde el interior hasta el exterior celular a través de la membrana celular.

• Los fosfolípidos son moléculas grasas que no se disuelven en agua, separan las células del medio externo y les otorgan estabilidad. Además, hacen posible que en el interior de las células se mantengan las condiciones para su normal funcionamiento.

• Las proteínas ayudan al intercambio de sustancias entre el interior y el exterior de la célula. Forman los poros en la membrana celular, a través de los cuales pasan moléculas grandes que de otra manera no podrían atravesarla.

• Los carbohidratos se encargan de identificar las moléculas que se ponen en contacto con la célula. Permiten el paso de sustancias benéficas, como los nutrientes, y evitan la entrada de aquellas que pueden ser dañinas.


El modelo estructural aceptado de membrana es el llamado modelo de mosaico fluido, propuesto por Jonathan Singer y Garth Nicholson en 1972.

El núcleo

El núcleo es una estructura central que contiene la información hereditaria y controla el funcionamiento de la célula. En él se encuentran las siguientes partes.

• La envoltura nuclear es una membrana formada por dos capas gruesas que separan el interior del núcleo del citoplasma. Esta envoltura presenta poros que facilitan el intercambio de sustancias entre el núcleo y el medio circundante.

• El nucleolo es una estructura esférica en donde se fabrican y se ensamblan los ribosomas; es rico en proteínas y en ácido ribonucleico.

• La cromatina es una sustancia coloreada que consta de fibrillas de proteínas y ácido desoxirribonucleico (ADN), esta molécula contiene la información hereditaria organizada en genes. Los genes son segmentos de ADN en donde se almacena, en forma de código genético, la información que determina las características internas y externas que son transmitidas de un organismo a otro a través de las generaciones. Durante la división celular la cromatina forma los Cromosomas.

Tu información genética proviene en partes iguales de tu papá y de tu mamá y se organiza en 46 cromosomas. Cuando el par de genes posee la misma información respecto a una característica esta se expresa; pero si la información es diferente, una características se expresa y la otra se mantiene oculta.

Aquella que se expresa se conoce como dominante y la que permanece oculta se conoce como recesiva. Por ejemplo, hay genes que determinan el color de los ojos. Si tu mamá y tu papá aportaron genes para ojos verdes, los tendrás de ese color; pero si uno de ellos aportó un gen para ojos verdes y el otro para ojos cafés, tendrás ojos cafés porque este color es dominante.















El citoplasma

El citoplasma es una estructura coloidal que ocupa el espacio entre la membrana celular y el núcleo. Está conformado por el citosol, el citoesqueleto y los organelos.


Algunos organelos están presentes en todas las células; otros, por el contrario, solo se encuentran en las células de ciertos organismos.

Principales organelos celulares

Las mitocondrias son organelos que se encuentran en las células de casi todos los organismos. En su interior ocurre la respiración celular, que es un conjunto de reacciones químicas que permiten extraer la energía almacenada en los alimentos y que se requiere para realizar todos los procesos biológicos; por esta razón, las mitocondrias se consideran las centrales energéticas de las células.




• Los lisosomas son los organelos responsables de la digestión celular. En su interior se encuentran sustancias químicas llamadas enzimas que descomponen el alimento en los nutrientes necesarios.







• Los ribosomas son organelos pequeños en forma de gránulos que están dispersos en el citoplasma o asociados al retículo endoplasmático. Sintetizan las proteínas dirigidos por el núcleo.






• El retículo endoplasmático es una red de membranas aplanadas dispersas en el citoplasma. Este sistema de membranas es la vía que permite el movimiento de materiales desde el núcleo hacia el exterior de la célula y viceversa. Existen dos clases de retículo endoplasmático: el rugoso y el liso. El rugoso tiene su superficie cubierta por ribosomas y está conectado con la membrana nuclear, a través de la cual sale la información necesaria para la síntesis de proteínas; el liso no tiene ribosomas y participa en la producción de lípidos para la constitución de las membranas, y en el transporte de sustancias dentro de la célula.




El retículo endoplasmático rugoso y el retículo endoplasmático liso están conectados: este último facilita el transporte de las proteínas que el primero produce.

• El aparato de Golgi es un organelo formado por un conjunto de sacos membranosos aplanados y apilados unos encima de otros. Su función principal es modificar y empacar proteínas producidas por el retículo endoplasmático rugoso. Prepara los materiales para que sean liberados fuera de la célula en un proceso llamado exocitosis. También cumple importantes funciones en la síntesis de los lípidos y carbohidratos.

• Las vacuolas son organelos de forma generalmente esférica cuyo tamaño y estructura dependen de la función que realizan. Por ejemplo, en las células vegetales las vacuolas son grandes pues en ellas se almacenan agua y nutrientes.

• Los plastidios, junto con las vacuolas, son los organelos más representativos de las células vegetales. Están rodeados de una doble membrana y tienen ADN y ribosomas en su interior. Los plastidios se clasifican en cloroplastos, leucoplastos y cromoplastos.


Las vacuolas de los paramecios y las amebas tienen conductos que les ayudan a expulsar el agua durante su desplazamiento en el medio.








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Los niveles de organización de los seres vivos

LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN

Los seres vivos se organizan en niveles de acuerdo con su complejidad estructural; el nivel más pequeño es el átomo y el más grande la biosfera. Entre ellos se encuentran las moléculas, los organelos, las células, los tejidos, los órganos, los sistemas, los individuos, las poblaciones, las comunidades y los ecosistemas. Esta organización tiene las siguientes características
.
• Cada nivel está formado por unidades del nivel inferior anterior. Por ejemplo, los organismos pluricelulares están compuestos por infinidad de células.


• No todas las propiedades de un nivel se deducen de las propiedades de las partes que lo componen. Por ejemplo, la temperatura del cuerpo humano está entre 36° y 37° C, pero esta propiedad no se conoce por el estudio de sus células. Las nuevas características en un nivel se conoce como propiedades emergentes y surgen por la interacción entre las partes que componen un nivel inferior.



NIVELES DE ORGANIZACIÓN ABIÓTICA

Los átomos y las moléculas se encuentran en este nivel de organización; se presentan en seres vivos y no vivos.

• El átomo. Es la unidad estructural de la materia; está conformado por electrones, protones y neutrones.

• Las moléculas. Cuando se unen dos o más átomos de un mismo elemento o de elementos diferentes forman moléculas. Un ejemplo es la hemoglobina, la proteína que se 

encuentra en los glóbulos rojos y que se encarga de transportar el oxígeno y el dióxido de carbono en la sangre.

NIVELES DE ORGANIZACIÓN BIOLÓGICA

La organización interna de los seres vivos corresponde a células, tejidos, órganos y sistemas. Los individuos, las poblaciones, las comunidades, los ecosistemas y la biosfera son niveles exclusivos para los seres vivos.

• La célula. Es la unidad básica de los seres vivos. Cada célula realiza funciones de nutrición, relación y reproducción. Los seres vivos son formas de organización que varían según el grado de evolución que tengan.

En un organismo pluricelular, una célula se divide y origina dos células hijas. Una de ellas se especializa para hacer un trabajo particular y pierde la capacidad de dividirse; la otra mantiene su capacidad de división y así se asegura el crecimiento del organismo y la renovación celular.

En muchos casos, la célula es capaz de unirse a otras y forma tejidos que cumplen tareas específicas y especializadas. Tanto en las plantas como en los animales se encuentra gran variedad de tejidos que se encargan de funciones especiales dentro de los organismos; por ejemplo, en las plantas hay tejidos fundamentales que cumplen funciones de almacenamiento de nutrientes y sostén, como el parénquima; en los animales, el tejido epitelial se encarga del revestimiento de conductos, cavidades y forma la epidermis.

• Los tejidos y los órganos. Los tejidos se agrupan para formar órganos que cumplen funciones dentro del cuerpo. Por ejemplo, en los animales, el estómago consta de diferentes tejidos, y es un órgano donde ocurre parte de la digestión; en las plantas, el tallo está conformado por tejidos dérmico, fundamental y vascular, y se encarga de conducir los nutrientes a todas las estructuras del organismo.

• Los órganos y los sistemas. Varios órganos se agrupan en sistemas para realizar una tarea coordinada. Por ejemplo, órganos como la boca, el esófago, el estómago, el hígado, el páncreas, el intestino delgado y el intestino grueso se asocian para realizar la digestión. Otros ejemplos de sistemas en el ser humano son el sistema circulatorio, el sistema respiratorio y el sistema excretor, entre otros. El trabajo coordinado de las partes de un ser vivo constituye un organismo.




Los sistemas del cuerpo humano están relacionados; cuando un órgano o un tejido funcionan mal se altera todo el cuerpo.

NIVELES DE ORGANIZACIÓN ECOLÓGICA
Los individuos se organizan y forman poblaciones, comunidades y ecosistemas que están inmersos en la biosfera de nuestro planeta.

• Los individuos
Son seres únicos que se caracterizan por la particularidad de su información genética. Con base en la forma de organización celular, los individuos se clasifican en unicelulares o pluricelulares.

Los organismos unicelulares están constituidos por una sola célula que realiza todas las funciones vitales: capta lo que ocurre a su alrededor, se mueve hábilmente en busca de alimento, expulsa agua y desechos, escapa de los depredadores y mantiene el equilibrio interno. Las bacterias, el paramecio y la ameba son ejemplos de organismos unicelulares.

Los organismos pluricelulares están formados por muchas células. Tienen mayor tamaño que los seres unicelulares, aumentan su tiempo de vida como consecuencia del reemplazo de las células deterioradas por otras, incrementan su equilibrio interno y tienen más probabilidades de defenderse de los depredadores.

Algunos organismos pluricelulares son los animales y las plantas.


La vorticella es un organismo unicelular que vive en aguas dulces.










Las plantas crecen y desarrollan diferentes órganos gracias al reemplazo de células.












• Las poblaciones

Agrupan a los individuos de una misma especie que ocupan un área más o menos definida por barreras físicas como ríos y montañas, y comparten el mismo tiempo; además, los organismos de una población pueden reproducirse entre sí, lo que asegura que la especie no desaparezca.


Población de pingüinos emperador.

• Las comunidades

Son grupos de seres vivos de diferentes especies que se relacionan entre sí porque habitan conjuntamente en un lugar y en un tiempo determinado. Por ejemplo, la comunidad de un bosque incluye poblaciones de aves, lombrices, reptiles, mamíferos, plantas, hongos y microorganismos que interactúan en ese ambiente. La estructura y la estabilidad de las comunidades se pueden alterar por la actividad humana, el fuego, las inundaciones y la sobrepoblación, entre otros factores.

• Los ecosistemas

Están conformados por seres vivos que habitan un medio específico y se relacionan entre sí y con los factores abióticos del lugar.

Entre los seres vivos y el medio hay un continuo intercambio de materia y energía a través de las cadenas alimenticias y de las redes tróficas, que mantiene la estabilidad de los ecosistemas.


En un ambiente marino es posible diferenciar los integrantes del ecosistema.












• La biosfera


Está conformada por la atmósfera, la litosfera y la hidrosfera. Es el nivel más complejo de organización y agrupa a todos los ecosistemas de nuestro planeta.


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