UNIVERSIDAD DE MAGALLANES CARRERA LICENCIATURA EN ENFERMERA Biologa

UNIVERSIDAD DE MAGALLANES CARRERA: LICENCIATURA EN ENFERMERÍA Biología Celular e Histología - Septiembre 2008 -

1. Introducción l l El método científico (observación – conclusión) Los niveles de organización (materia – vida) Biología celular (microscopía óptica y electrónica) Estructura general de la célula (procarióticas y eucarióticas)

1. Introducción l l l La ciencia: es un método organizado de usar las evidencias para conocer el mundo natural. La palabra ciencia también se refiere al conjunto de conocimientos que los científicos han acumulado después de años de usar este proceso. El objetivo de la ciencia es investigar y entender la naturaleza, explicar los sucesos y usar las explicaciones para hacer predicciones útiles. ¿Cómo se hace ciencia? a) ¿Se acabó la bencina del vehículo? b) Quizás es la batería

l El método científico: La investigación científica es un método riguroso para efectuar observaciones de fenómenos específicos y buscar el orden subyacente de esos fenómenos. El diseño: l Formular una pregunta l Formular una hipótesis l Planificar un experimento controlado l Registrar y analizar resultados l Sacar una conclusión ? Tarea: Describir el diseño de los experimentos de Francesco Redi y Louis Pateur. ? Evalúe el efecto de la investigación de Pasteur en el pensamiento científico y en nuestra sociedad.

Ejemplo: l Pregunta: ¿por qué se cayó la manzana del árbol? l Hipótesis: Se cayó por secreción de ácido l Experimento: Tomar muestras, determinar las variables y ordenar paso a paso las acciones. l Registrar y analizar resultados: Se obtuvo presencia de pigmentos y varios ácidos. l Conclusión: la manzana se descolgó del árbol debido a secreción constante del ácido absícico en conjunto con algunos otros. ? Tarea: Diseñar dos experimentos cualesquiera considerando la estructura del método científico.

l La actitud científica: l Es común considerar que un hecho es algo permanente y absoluto. Pero en ciencia un hecho suele ser una concordancia estrecha entre observadores de una serie de observaciones del mismo fenómeno, big-bang. l Al acumularse las pruebas de diversas investigaciones, una hipótesis puede estar tan bien apoyada que los científicos la consideren una teoría, ley o principio (sin contradicción). l l Tarea: Confeccionar una línea de tiempo de los descubrimientos más importantes en la historia de biología. Tarea: ¿Cómo comunican los científicos modernos sus resultados y conclusiones en la actualidad?

l Las ciencias biológicas: l La biología es una ciencia y sus principios y métodos son los de cualquier otra ciencia. De hecho, un principio básico de la biología moderna es que los seres vivos obedecen a las mismas leyes de la física y la química que rigen la materia inanimada. l Los seres vivos: Propiedades de la materia viva l l l Estructura altamente organizada (orgánicos) Responden a estímulos de su ambiente. Mantienen su medio interno, homeostasis. Manipulan materiales y obtienen energía Crecen y se reproducen (ADN) Evolucionan

l Los niveles de organización: Hacer tabla con los niveles de organización de la materia y la vida, desde partículas subatómicas hasta biósfera. Toda la vida se basa en la química, pero la cualidad de la vida en sí surge en el nivel celular. Las interacciones de los componentes de cada nivel y los niveles inferiores permiten el desarrollo del siguiente nivel más alto de organización.

l El desarrollo de la biología celular: Microscopía Microscopios ópticos Los microscopios son usados para estudiar muchas estructuras pequeñas, debido a que pueden producir imágenes más grandes que el tamaño real de las estructuras. Esto es llamado capacidad de aumento. Los microscopios ópticos fueron los primeros en ser desarrollados y aún son ampliamente usados. La figura muestra una célula vegetal desde un microscopio óptico. Micrografía óptica de células vegetales.

Microscopios electrónicos Hay diferentes tipos de microscopios electrónicos. En un microscopio electrónico de transmisión (TEM), un electrón pasa a través de una sección muy delgada de material. Una imagen es formada debido a que los electrones pasan a través de algunas partes de la sección, pero no de otras. En un microscopio electrónico de barrido (SEM) un estrecho rayo de electrones es escaneado en una serie de líneas a través de la superficie del espécimen. Los electrones que son reflejados o emitidos desde la superficie son colectados mediante un detector y convertidos en una señal eléctrica, la cual es usada para construir sobre una imagen tridimensional, línea a línea en una pantalla de televisión. Ocasionalmente en muchos tipos de microscopio el aumento se extiende hasta que la imagen se desenfoca. Esto se debe a que la resolución del microscopio ha sido excedida. La resolución es la capacidad del microscopio para mostrar dos objetos separados en la imagen. La resolución en un microscopio depende de la longitud de onda de los rayos usados para formar la imagen – mientras más corta es la longitud de onda, mejor es la resolución. La figura muestra una célula vegetal vista desde un microscopio electrónico.

Micrografía electrónica de una célula vegetal. 2 mm

Ventajas de los microscopios ópticos y electrónicos Los biólogos usan ambos microscopios para investigar la estructura y las actividades de los organismos vivos. Los dos tipos tienen fortalezas y debilidades debido a que son usados para propósitos diferentes. • • • Microscopios ópticos El material puede ser preparado fácilmente para la examinación. Se puede examinar el material vivo sin necesidad de estar muerto. Se puede observar movimiento si el material examinado está vivo. Se pueden ver los colores. El campo de visión es relativamente grande (2 mm). La resolución es relativamente pobre (resolución: 0, 25 mm; magnificación: x 600. • • • Microscopios electrónico Preparación compleja del material para la examinación (incluye muchos procedimientos). El material vivo no puede sobrevivir al interior. Sin movimiento porque el material está muerto siempre, solo se puede deducir. Sólo imágenes monocromáticas. El campo de visión es muy reducido (100 mm). La resolución es muy buena (resolución: 0, 25 nm; magnificación: x 500. 000). Long. de onda corta de electrones.

La teoría celular El origen de la teoría celular Cuando los biólogos comenzaron a ver la estructura de las plantas y animales usando microscopios, encontraron pequeñas estructuras con forma de cajas delicadas que formaban los tejidos (fig). Ellos las llamaron células. Se examinaron cada vez más organismos vivos y los biólogos encontraron que estos también estaban hechos de células. Se desarrolló la teoría celular, que estableció que todos los organismos vivos están hechos de células. Dibujo de Robert Hooke de células de corcho.

La estructura de las células procarióticas Las figuras muestran la estructura de una célula procariótica vistas en una micrografía electrónica y en un dibujo para interpretar la estructura. Tipos de procariotas Los procariotas son más comúnmente llamados bacterias. Aunque son pequeños y relativamente simples en estructura, ellos muestran un formidable rango de actividad metabólica. Fotosíntesis La bacteria verde-azul hace su propio alimento mediante fotosíntesis. Fijación de nitrógeno La bacteria fijadora de nitrógeno convierte el nitrógeno del aire en compuestos nitrogenados. Fermentación Muchas bacterias absorben sustancias orgánicas, las convierten en otras sustancias orgánicas y las liberan. Por ejemplo, en la producción de yogurt, la bacteria convierte la lactosa en ácido láctico, hay muchos otros tipos de fermentación en bacterias. Micrografía electrónica y dibujo de Bacillus licheniformis (x 45. 000)

Funciones de las partes de una célula procariótica Estructura de célula procariótica Función Pared celular Forma una cubierta protectora externa que previene el daño ocasionado desde afuera y la crenación si la presión interna es muy alta. Membrana plasmática Controla la entrada y salida de sustancias, bombeando alguna de ellas en el transporte activo. Mesosoma Aumenta el área de la membrana para la producción de ATP. Puede mover el ADN a los polos durante la división celular. Citoplasma Contiene enzimas que catalizan las reacciones químicas del metabolismo y del ADN en una región llamada nucleoide. Ribosomas Sintetizan proteínas mediante el traslado del ARN mensajero. Algunas proteínas permanecen en la célula y otras son secretadas. ADN desnudo Almacena la información genética que controla a la célula y que es pasado a las células hijas.

Células: Células células eucarióticas Estructura celular eucariótica La figura (más abajo) es una micrografía electrónica de una célula de hígado. La figura (a la derecha) es un dibujo “anotado” para interpretar parte de la estructura. Las células del hígado muestran muchas caracterísitcas típicas de las células animales. Las células animales y vegetales son eucarióticas. Ribosomas (síntesis de proteínas) Aparato de Golgi (procesa proteínas) Retículo endoplasmático Mitocondria rugoso (síntesis de (respiración proteínas para aeróbica) secretarlas) Lisosomas (mantiene enzimas digestivas) núcleo (mantiene los cromosomas) Membrana nuclear

Comparando células procarióticas y eucarióticas Característica Células procarióticas Células eucarióticas Tipo de genético. Un espiral de ADN desnudo. Los cromosomas están formados por hebras de ADN asociadas con proteínas. 4 o más cromosomas. Ubicación principal del material genético En el citoplasma en una región llamada nucleoide. En el núcleo dentro de una doble membrana nuclear llamada envoltura nuclear. Mitocondria Ausente. La membrana celular externa y los mesosomas son usados en lugar de las mitocondrias. Siempre presente. Ribosomas Tamaño pequeño. 70 S Tamaño grande. 80 S. Organelos rodeados por una membrana simple Pocos o presentes. l. Tarea: material (S = unidades svedburg, una medida del tamaño de organelos). ningunos están Hay muchos incluyendo al retículo endoplasmático, aparato de Golgi y lisosomas. Diferenciación con 10 ejemplos (imágenes) y esquemas de células animales y vegetales con rótulos.