Asignatura: Biología I. La vida en la Tierra I Bloque Temático III: La célula Guionista: Yolanda Bedolla Godínez Título del Video: El gran paso Duración: Fecha: 01 de septiembre de 2010 VIDEO AUDIO Imágenes de bacterias: cocos, bacilos, Cuantas veces no has escuchado o visto en etc. diversos medios de comunicación, la importancia que tiene para nuestra salud las denominadas “bacterias buenas”. Imágenes de yogurt, mantequilla, yakult, etc. queso Gracias a estos organismos nuestro paladar puede degustar algunos productos, como el yogurt, lactobacilos (yakult), flora intestinal (activia), etc. Personas presentando enfermedades Sin embargo, cada que escuchamos este término, nos viene a la cabeza alguna causadas por bacterias. enfermedad estomacal, de la garganta, etc. Personas en buen estado de salud. Imágenes de lactobacilos, cocos, Y quizá lo último que se nos pueda bacilos en el interior de nuestro aparato imaginar es que una bacteria pueda ser importante para nuestra salud. digestivo. Atmosfera primitiva, ambiente acuático ¿Pero que tiene este tipo de organismos que pueden ser benéficas para nosotros? e imágenes de protobiontes. ¿Cómo es posible que estos organismos puedan vivir en nuestro interior? Estructura interna del estomago de un Las bacterias son los organismos más antiguos que existen en la tierra y por ende humano. los más abundantes. Áreas nevadas de los polos, aguas Pueden sobrevivir en muchos ambientes cercanas a los volcanes donde el agua que no toleran otras formas de vida, por es bastante caliente, profundidades del ejemplo, en el interior de otros seres vivos, mar, zona de manglares. En las extensiones heladas de la Antártida, en las oscuras profundidades del océano y en las aguas casi hirvientes de las fuentes termales naturales. Pueden sobrevivir sin oxígeno libre, obteniendo su energía por procesos anaerobios 1 Imágenes de esporas de bacterias y Y si las condiciones le son desfavorables, proceso de esporulación. pueden formar esporas de paredes gruesas (formas resistentes inactivas), pudiendo permanecer latentes durante años. Un coco que espanta en la noche, Una espora, parecería un coco (no de esos tachado. Una bebida en coco y popote que espantan en la noche) los que nos en la playa tomamos en la playa con alguna bebida alcohólica. Su capa exterior es bastante dura que funciona como protección. División celular de las bacterias El éxito de las bacterias, se debe a su gran (mitosis), actividad metabólica. diversidad metabólica y a su rápido ritmo de división celular. Animación de un crecimiento exponencial (gráfica). Reproducción de una bacteria en tiempo normal y posteriormente con de forma pausada. Ya que al dividirse una bacteria se obtienen 2 células hijas, cuando estas se dividen forman 4, 8, 16, etc. es decir, tiene un crecimiento exponencial. Células procariontes. Las bacterias presentan un tipo de célula procarionte. ¿Procarionte? ¿Es un tipo celular? ¿Entonces existen diferentes tipos de células? Tipos de eucariontes células procariontes y Efectivamente, de acuerdo a su estructura, existen básicamente dos tipos de células: procariontes y eucariontes. ¿Y cómo puedo diferenciar ambos tipos de células? Escuela rural, con las características Considera una escuela de tipo rural, donde solo existe un salón, una cerca con púas sugeridas. que la delimita del campo y los alumnos que toman clases. Este sería un tipo de célula procarionte. Planteles del colegio de bachilleres Ahora, ubica tu colegio. Las escuelas generalmente, cuentan con mostrando sus instalaciones y donde se urbanas, observe a la comunidad estudiantil, instalaciones cómo, edificios y en ellos los salones de clases, dirección, subdirección, académico y administrativo. cafetería, baños, almacén, biblioteca, patio, etc. Comparación entre un plantel colegio y una célula eucarionte. colegio representa una célula del Tu eucarionte, ya que cuenta con todas las instalaciones antes mencionadas. Imágenes de células procariontes y De igual forma, las células procariontes y 2 eucariontes. eucariontes, tienen características que las hacen diferentes entre ellas. Núcleo celular y oficina del director dando indicaciones. Todas las células eucariontes presentan un núcleo verdadero (dirección), mientras las procariontes contienen el ADN (maestro rural) disperso en el citoplasma (área de la escuela. Cerca de púas de la escuela rural y la membrana plasmática. Además de la cerca de púas (membrana) la célula puede contener una barda que la rodee para protegerla (pared celular). Imágenes de alumnos ubicados por Las células procariontes, presentan toda la escuela. Ribosomas en el únicamente ribosomas (alumnos) que se citoplasma. encuentran dispersos en el citoplasma. Imagen de la mitocondria y salones de clases cuando un profesor da su tema. Las células eucariontes, además de este tipo de organelos presentan: mitocondria (salones de clase) donde se obtiene el conocimiento. Almacén y los artículos que él se La Vacuola (almacén), funciona como encuentran. Vacuola y su contenido reservas de alimenticias o de desechos. Los interior. lisosomas (cafetería), llevan a cabo la digestión celular. Áreas verdes de una escuela y la estructura de los cloroplastos. Los servicios escolares y el aparato de Golgi. Los cloroplastos (áreas verdes), llevan a cabo la fotosíntesis. El aparato de Golgi, servicios escolares, modifican y empaquetan las calificaciones (proteínas) de los alumnos. Cilios de un Paramecium sp. y el flagelo Los cilios y flagelos dan movilidad a la de un espermatozoide, ambos en célula, en una escuela, es difícil encontrar una analogía entre estas estructuras. movimiento. Neumáticos de un transporte público en Por ello, la compararemos con el transporte público, donde los neumáticos realizarían movimiento. esta función. Citoesqueleto celular y las estructuras El citoesqueleto, estructuras de concreto de de concreto de los edificios de la la escuela, mantiene la forma de la célula, protege a menudo la célula escuela. Movimiento de ciclosis celular. Además de que permite el movimiento celular, y papeles importantes de los juegos en ambos transporte intracelular y división 3 Imagen de una bacteria donde se celular. muestren sus estructuras. Imagen de una neurona donde su El citoesqueleto, forma a los microtúbulos muestren sus estructuras. (varillas de los castillos) y a los centriolos. Imagen de una planta y un animal, con sus respectivas células. Imágenes de todos celulares, uno a uno. los Retomando, la célula procarionte está constituida por una membrana plasmática, ADN, citoplasma y ribosomas. organelos En tanto que las células eucarióticas, presentan la membrana, ribosomas, citoplasma y el ADN se encuentra delimitado por una membrana nuclear formando el núcleo. Una planta aumentando la imagen de una célula. Si la célula presenta cierto tipo de organelos, estas, se pueden clasificar en vegetales o animales. Escuela donde se observe la dirección, ¿Entonces es posible que las células subdirección, áreas verdes, almacén, presenten solo ciertos organelos? alumnos, barda, servicios escolares, cafetería. Básicamente, las células vegetales presentan pared celular, cloroplastos y una Célula parénquimatica. vacuola central. Lo que significaría, que la escuela presenta áreas verdes, un almacén y una cerca que protege a la escuela, además de los otros organelos que también presenta la célula eucariótica. Célula animal. Una “escuela animal”, presenta estructuras exclusivas como el citoesqueleto y centriolo. Hasta ahora se ha revisado la estructura de una célula procarionte y eucarionte. Comparación entre una célula vegetal y animal. Y también es posible reconocer, que las células vegetales y animales, son ejemplos de células eucariontes. Mientras las bacterias tienen una célula tipo procarionte. Un huevo, una gallina. ¿Pero, quien fue primero el huevo o la gallina? 4 Atmosfera evolución. primitiva y proceso de ¿Cuál de las dos células se originó primero? ¿La escases de estructuras internas en la célula procarionte es indicativo de un proceso evolutivo? Nadie sabe con exactitud cuándo o cómo comenzó su existencia la célula viva. Fabrica donde se esté ensamblando algún coche o juguete y su terminado Las evidencias disponibles sugieren que los final. precursores de las primeras células surgieron en forma espontánea, mediante el autoensamblaje de moléculas simples. Explosión del big-bang y formación del Para que esto ocurriera, primeramente universo. debería originarse el universo. Y este se formó, según la teoría del “Big-Bang”, posterior a una gran explosión. Se especula, que antes de esta explosión, toda la energía y la materia se encontraban en forma de energía pura, comprimida en un punto, resultando el estallido. El producto, una nube de polvos cósmicos, que se fue expandiendo, la temperatura descendió y la energía se fue convirtiendo en materia. Así, primero habrían aparecido las partículas subatómicas (neutrones, y protones), su combinación, forma los núcleos atómicos. Cuando la temperatura descendió aún más, la carga positiva de los protones habría atraído a los electrones, cargados negativamente, y se habrían formado los primeros átomos. Hace unos 4.600 millones de años, una condensación de gas y polvo habría comenzado a formar el Sistema Solar. Al enfriarse la Tierra primitiva, los materiales más pesados se habrían reunido en un denso núcleo central y en la superficie se formó una corteza. 5 La atmósfera estaba formada principalmente por hidrógeno y helio, que pronto escaparon al espacio Estos fueron reemplazados por los gases presentes en las emanaciones volcánicas y el agua en estado de vapor proveniente del interior del planeta. Al bajar aún más la temperatura, el agua se condensó y formó los océanos. Es en este medio, donde se especula, se origino la vida. El primer conjunto de hipótesis contrastables acerca del origen de la vida fue propuesto por A. I. Oparin y J. B. Haldane. Quienes postularon que la aparición de la vida fue precedida por un período de evolución química. Probablemente no había o había muy poco oxígeno libre y los elementos mayoritarios que forman parte de todos los seres vivos (CHON) estaban disponibles en al aire o en el agua. La energía abundaba en forma de calor, rayos, radiactividad y radiación solar. En estas condiciones, se habrían formado moléculas de complejidad creciente. La evolución química habría sido seguida por la evolución prebiológica de los sistemas plurimoleculares. La complejidad siguió aumentando y condujo a la aparición de un metabolismo sencillo. Muchos científicos sostienen que las primeras células vivas fueron heterótrofas, anaerobias, Presentaban ribosomas, membrana plasmática, citoplasma y el ADN disperso 6 en él citoplasma, su tamaño era pequeño, oscilaba entre 1-10 µ. ¿Estas características te recuerdan algo? ¡Claro que sí!, la escuela de tipo rural sería un tipo de célula procarionte. Hasta el momento, podemos reconocer, como se formaron las células procariontes. ¿Pero y como se dio el gran paso que dio origen a las células eucariontes? Al disminuir los recursos, la competencia aumentó y sobrevivieron las células que los usaban en forma más eficiente. Luego apareció otro tipo de célula, capaz de sintetizar su alimento. Esta ventaja adaptativa se propagó rápidamente. ¿Pero y como se originaron los cloroplastos, mitocondria, aparato de Golgi, etc. en la célula eucarionte? Es decir, ¿como se originaron las células eucariontes? Para explicar la complejidad de las eucariontes, Lynn Margulis, propuso en 1968 la Teoría de la Edosimbiosis. Según esta hipótesis, hace unos 2500 millones de años la atmósfera ya contenía suficiente oxígeno como consecuencia de la fotosíntesis de las Cianobacterias. Ciertas procariotas habrían adquirido la capacidad de usar el oxígeno para obtener energía y fueron fagocitados por células de mayor tamaño, sin que existiera una digestión posterior. Así la pequeña transformó en la asociación pudo ambientes. célula aeróbica se mitocondria y esta conquistar nuevos De forma análoga, procariotas fotosintéticos (cianobacterias) fueron ingeridos por células no fotosintéticas de 7 mayor tamaño, y fueron los precursores de los cloroplastos. ¿Y cómo se originaron el aparato de Golgi, retículo endoplásmatico, lisosomas o mitocondrias? La teoría de la invaginación plasmática, justamente resuelve el origen de estos organelos. Según esta hipótesis, las mitocondrias, lisosomas, etc., se originaron por un proceso de invaginación de la misma membrana en el citoplasma. Generado por la capacidad que adquirieron por mutación los procariontes para sintetizar nuevas moléculas de proteínas. La teoría mixta, propone la posibilidad de un origen por invaginación de los organelos carentes de DNA, Por ejemplo, el retículo endoplasmático, y el complejo de Golgi, y un origen simbiótico con DNA como las mitocondrias y cloroplastos. 8 9