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BIOLOGIA
CELULAR GUIA DE
LABORATORIO Nº 2
LA CELULA: EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS
LADY ESTHEPANIA ESTUPIÑAN SANCHEZ
RESUMEN
La célula es la estructura que nos demuestra que es un organismo vivo, y tienen distintas características que los dividen en ser células procariotas y celular eucariotas, este laboratorio se presenció las diferencias que tienen y sus distintos organeros que presentan cada una, se estudiaron diferentes muestras de células tanto animal y vegetal, se analizó como de diferentes muestras se puede llevar a cabo una buena vista de las partes que no podemos ver a simple vista y que en unas muestras se definen mejor que en otras, en el caso de las células eucariotas en unos elementos se podían reportar más fácil que en otros y teníamos una imagen clara al unir toda la información que nos dan cada una de las muestras para que viéramos todos sus componentes. para las células procariotas era más sencillo ya que solo tiene una membrana que la recubre y al observarlas solo nos enfocábamos en eso y no teníamos que construir con más muestras ; las células son organismos que nos ayudan al estudio del origen y el porqué de la vida sus características y sus funciones que hacen acabo nuestra vida en la tierra, gracias a ellas se puede clasificar las cosas por las que tienen y vida y las que no al diferenciarlas podemos ver sus funciones en distintos ámbitos y nos dan más indicios de el por qué estamos vivos cuales son las cosas que nos mantienen vivos. PALABRAS CLAVE
Célula, microscopio, eucariotas, procariota. INTRODUCCION La célula es la unidad estructural y funcional de todo organismo vivo. Cada célula se constituye en un sistema viviente autónomo e independiente, que se encuentra rodeado y separado de otras células por una membrana plasmática. Dentro de la célula se encuentran inmersas diferentes biomoléculas, estructuras y organelos, que desempeñan una inmensa variedad de funciones. Esto permite a la célula manifestar las propiedades que caracterizan y definen a la vida. La membrana plasmática es una estructura dinámica y fluida formada por fosfolípidos y proteínas, que rodea a los organelos y regula el transporte de sustancias hacia afuera y hacia dentro de la célula. Uno de los organelos esenciales para la existencia de la célula es el núcleo, el cual almacena el material genético, el cual influye en las múltiples funciones de la célula como la división celular. El citoplasma también es una estructura relevante ya que almacena los organelos, que hacen posible el funcionamiento y crecimiento celular (Curtis et al., 2008). Las células se dividen en procariotas y eucariotas, esta división se ha hecho con base a la ubicación del núcleo. Las primeras células carecen de envoltura nuclear, mientras que las células eucariotas poseen un núcleo, donde el material genético está separado del citoplasma. Las células procariotas son normalmente más pequeñas y simples que las células eucariotas, además de la ausencia de núcleo, sus genomas son menos complejos y carecen organelos citoplasmáticos o citoesqueleto. A pesar de estas diferencias, los estudios moleculares han demostrado que ambas células proceden o se derivan de un ancestro común (Cooper, 2008). Según Cooper (2008), los procariotas actuales, representados por todos los tipos de bacterias, están divididos en dos grupos; las arqueobacterias y las eubacterias, que se diferenciaron al principio de la evolución. Ciertas arqueobacterias viven en condiciones extremas, que actualmente son inusuales pero que pudieron prevalecer en la tierra primitiva. Por ejemplo, los termos acidófilos viven en pozos calientes de sulfuro con temperaturas hasta de 800C y valores de pH de 2.
Al igual que las células procariotas las células eucariotas están rodeadas por membranas plasmáticas y contienen ribosomas. Sin embargo, las células eucariotas son más complejas y poseen un núcleo, variedad de orgánulos citoplasmáticos y un citoesqueleto. El orgánulo más grande y prominente de las células eucariotas es el núcleo con un diámetro aproximado de 5 μm. Este orgánulo contiene la información genética, que en los eucariontes se encuentra organizada de forma linear en vez de moléculas de ADN circular. En el núcleo ocurre la replicación y la síntesis del ARN (Cooper, 2008). Además de un núcleo, las células eucariotas poseen diferentes orgánulos de delimitados de membranas dentro del citoplasma. Estos orgánulos proporcionan distintos compartimentos en los que se localizan las diversas actividades metabólicas. La compartimentalización proporcionada por los orgánulos es lo que permite a estas células funcionar con eficiencia. Dentro de dichos orgánulos sobresalen dos; las mitocondrias y los cloroplastos, que desempeñan una función esencial en el metabolismo energético. En las mitocondrias ocurre el metabolismo oxidativo y por lo tanto tienen la función de generar la mayor parte del ATP, que resulta de la degradación de moléculas orgánicas. Los cloroplastos son los organelos en donde ocurre la fotosíntesis y se encuentran únicamente en las células de las plantas y algas verdes (Cooper, 2008). Por otra parte, según Cooper (2008) las células eucariotas tienen otro nivel de organización, que corresponde al citoesqueleto, una red de filamentos proteínicos que se extienden por el citoplasma. El citoesqueleto proporciona el marco estructural de la célula, estableciendo la forma celular y la organización general del citoplasma. Además, el citoesqueleto es responsable de los movimientos de todas las células (por ejemplo, la contracción de las células musculares), del transporte intracelular y la posición de los organelos y otras estructuras, incluyendo los movimientos de los cromosomas durante la división celular. Es pertinente mencionar que los plastidios son organelos que se encuentran solo en las células de plantas y algas. Están rodeados por dos membranas internas que pueden estar estrechamente plegadas. Los plastidios maduros son de tres clases: 1) leucoplastos, que almacenan almidón o en algunas ocasiones proteínas o aceites y son numerosos en órganos de almacenamiento como raíces (por ejemplo el nabo) o tubérculos (como la papa); 2) cromoplastos que contienen pigmentos del tipo de los carotenoides, principalmente el rojo
y amarillo brillante de las frutas, las flores, las hojas en el otoño y las zanahorias y por último se encuentran los cloroplastos, que contienen el pigmento verde conocido como clorofila y es en estos en donde ocurre la fotosíntesis (Curtis et al., 2008). También dentro de los plastidios se encuentran los amiloplastos, que son organelos que almacenan y sintetizan almidón. Estos organelos constan de una membrana que los separa del resto de los organelos y del jugo interno donde se encuentran inmersos los almidones. El almidón puede estar como reserva por una duración más o menos larga, es decir diariamente en los cloroplastos formando el almidón de asimilación o en los amiloplastos haciendo parte del almidón de almacenamiento de larga duración. El amiloplasto cargado de almidón constituye un grano de almidón. Para reconocer a este polisacárido se usa lugol, que tiñe al almidón en azul violeta. El color del colorante puede de acuerdo a la constitución del almidón y en especial de la proporción de la amilosa y amilopectina. El almidón es una hélice y el yodo se queda inmovilizado en su interior, cuando la proporción de amilopectina es mayor tiñe en azul, pero si es mayor la proporción de amilosa la tinción es mas roja y menos intensa (Sandoval, 2005). Hay que tener en cuenta que, para observar bacterias mediante un microscopio óptico convencional de campo claro, se hace uso de tinciones, las cuales aumentan artificialmente el contraste las células bacterianas y el medio circundante. Los colorantes o tinciones son compuestos orgánicos y cada tipo de colorante tiene afinidad por ciertos componentes celulares. La mayor parte de los colorantes empleados en microbiología están cargados positivamente (catiónicos) y se combinan fuertemente con estructuras células cargadas negativamente, como los ácidos nucleicos y los polisacáridos ácidos. Entre los colorantes catiónicos se pueden mencionar el azul de metileno, el cristal violeta y la safranina (Madigan et al., 2004). Para hacer uso de los colorantes, se requiere previamente que la muestra en estudio se someta al proceso de fijación. Normalmente, las muestras bacterianas se preparan para se observadas en forma de frotis o extensiones sobre portaobjetos, lo cual permite una adecuada separación entre las células y facilita. Que la tinción posterior se distribuya de manera homogénea. Para realizar un frotis o extensión, la suspensión bacteriana se homogeniza bien, se extiende bien sobre un
2. Con ayuda de un hisopo tome una muestra de células epiteliales. Frotando con el hisopo la parte interior de las mejillas y haciendo inmediatamente un frotis sobre la lámina portaobjetos. 3. Sumerja el hisopo en la solución de lugol. 4. Cubra con una laminilla, cuidando que no queden burbujas entre la lámina y la laminilla. 5. Observe en el microscopio, empezando con el objetivo de menor aumento. 6. Cuando ubique un buen grupo de células empiece a hacer observaciones con mayores aumentos, incluso 100X (No olvide utilizar aceite de inmersión en este caso). CÉLULAS ANIMALES (Frotis de sangre) 1. Lávese y séquese bien las manos. Limpie la punta de su dedo meñique con un algodón remojado en alcohol. 2. Realice una punción con una aguja estéril en la punta del dedo, coloque una gota de sangre en un extremo del portaobjetos. Con un segundo portaobjetos, deslice la gota sobre la lámina, como indica la figura. Con la intención de obtener una fina capa de sangre. El portaobjetos absorbe la gota y la arrastra, pero sin pasar nunca por encima de ella para no dañar los hematíes. 3. Deje secar 3 minutos.
4. Ponga la lámina en alcohol por 30 segundos. 5. Permita que el alcohol se evapore durante unos minutos. 6. Cubra la preparación con unas gotas de Giemsa y deje actuar por 12 minutos. 7. Lavar la preparación hasta que no queden restos de colorante. 8. Dejen secar aireando el porta o bien al calor muy lento de la llama del mechero. 9. Observar al microscopio, empezando con el objetivo de menor aumento. CÉLULAS VEGETALES (Epidermis de cebolla).
- Separar con una pinza una de las capas internas de la cebolla y desprender la tenue membrana que está adherida por su cara interior cóncava.
- Deposite un fragmento de membrana en un portaobjetos con unas gotas de agua.
- Si es necesario, estire el trozo de epidermis.
- Agregue unas gotas de Azul de metileno y deje actuar por 5 minutos, cuidando que no se seque la preparación.
- Lavar hasta que no salga colorante.
- Cubrir la muestra con una laminilla.
- Observar al microscopio. CÉLULAS VEGETALES (Células de papa, cebolla y tallos de plantas)
- Con la ayuda de la hoja de afeitar obtener láminas muy finas del tubérculo de papa.
- Colocar una lámina fina de papa sobre una lámina portaobjetos (realice por
figura 14 CITOESQUELETO: Consiste en una red organizada de filamentos y túbulos de diferentes proteínas, interconectados entre sí, que se distribuyen por toda la célula a través del citoplasma y van desde la membrana plasmática al núcleo. Las funciones que realiza están relacionadas con la estabilidad en la forma de la célula y la organización del citoplasma, además interviene en una gran variedad de procesos dinámicos como son: el transporte intracelular de materiales, el movimiento de las células (locomoción), así como de sus organelos y estructuras. El citoesqueleto es dinámico y adaptable a las necesidades de la célula, ya que cambia constantemente debido a que puede ensamblarse o desensamblarse rápidamente en diferentes sitios de la célula. Está formado por tres tipos de fibras: micro túbulos, microfilamentos y filamentos intermedios. (figura 1/2/3/5/6) PARED CELULAR: Las células de los hongos y los vegetales se caracterizan por presentar una pared celular, que es una estructura que se localiza fuera de la membrana plasmática, rodeando a la célula. Proporciona protección, resistencia, soporte estructural y mecánico, y además actúa como compartimento celular. Consiste en una capa rígida, formada principalmente por un polisacárido de alto peso molecular que en el caso de los vegetales es
la celulosa, la cual es sintetizada por el aparato de Golgi. La pared celular de vegetales está formada por la combinación de fibras de celulosa con otros polisacáridos y proteínas organizadas en capas que se acomodan en diferentes direcciones, lo que le da una gran resistencia mecánica. También tiene una pared primaria que se forma inmediatamente que se dividió la célula y durante su crecimiento; se caracteriza por ser delgada, flexible y elaborada por fibras de celulosa. Cuando la célula termina su crecimiento la pared primaria puede engrosarse o solidificarse, o bien, se forman numerosas capas con otro tipo de moléculas, dando lugar a la pared secundaria; ésta quedará entre la pared primaria y la membrana plasmática. Las células vegetales están en comunicación por unos canales llamados plasmodesmos. (figura 1/2/3/5/6) PARED CELULAR: Es una capa protectora que le da forma a la célula y gracias a su composición ha permitido que los organismos procariotas puedan habitar en ambientes extremos de temperatura o químicamente hablando agresivos. Esta pared es dúctil, es decir puede moldearse, además es elástica y rígida. La rigidez varía dependiendo de la composición química que presente. Dependiendo del tipo de pared que presentan, las bacterias se clasifican en gram positivas y las gram negativas. Esta clasificación se ha dado por la respuesta que tienen a un colorante en condiciones de laboratorio y es debido a la composición química de la pared.. (figura4/7/8/9/10/11/13) CLOROPLASTO: SON organelos característicos de las células vegetales que se localizan en las partes verdes de las plantas, tienen forma oval o de disco, miden entre 5 y 10 μm dem de longitud y son muy abundantes, pudiendo haber entre 20 y 100 en cada célula. Son los responsables de realizar la fotosíntesis, es decir, de transformar la energía luminosa del sol en energía química (glucosa).Los cloroplastos están constituidos por una membrana externa lisa muy permeable y una interna que encierra un medio semilíquido llamado estroma que contiene diversas enzimas, moléculas de ADN y ribosomas. En el interior del estroma hay una serie de sacos o bolsas membranosas en forma de disco, huecas e interconectadas llamadas tilacoides, a la pila de ellos se le llama granum (plural grana) y están distribuidos por todo el estroma. En la membrana de los tilacoides se encuentra contenido un pigmento fotosintético de color verde llamado clorofila, que es el encargado de captar la energía luminosa del sol, junto con otros pigmentos que actúan como auxiliares. Entre las dos
fosfolípidos con moléculas de colesterol incluidas y proteínas distribuidas en forma irregular. Y en la parte externa de la membrana presenta oligosacáridos unidos a las proteínas (glicoproteínas) o a los lípidos (glicolípidos). FLAGELO: Es una proyección larga y delgada, como un látigo, que se encuentra en algún polo de la célula. Está formado por más de 20 proteínas especializadas, entre la más importante está la flagelina. El movimiento de los flagelos es como el de un tornillo, rota en el sentido contrario de las manecillas del reloj, lo que le da un gran impulso a las células y les permite moverse a gran velocidad. (figura 4/8/11/12) Los cilios son estructuras filamentosas compuestas de proteínas que se encuentran en la superficie celular. Permiten unirse a superficies, a zonas de alimentación o entre bacterias e intercambiar información genética. (figura7/8/10/13) En la figura 2 se observa la pared celular, el citoplasma y el cloroplasto de las células de elodea. Según Curtis et al., (2008) la pared y el cloroplasto son las estructuras que diferencian a la célula vegetal de la célula animal. Además el cloroplasto es el organelo que lleva a cabo la fotosíntesis, gracias a la presencia del pigmento denominado clorofila, el cual tiene la capacidad de absorber ciertas longitudes de onda, que hacen posible el proceso de la fotosíntesis en los organismos fotoautótrofos como es el caso de la elodea. En la figura 3 se observa una cianobacteria perteneciente al genero microsistis, se reconoce que tiene una forma que tiende a ser esférica y en su interior se situan una gran cantidad de pigmentos de clorofila, lo cual permite a estas bacterias realizar la fotosíntesis. De acuerdo a Madigan et al., (2004) las cianobacterias están filogenéticamente relacionadas con las bacterias Gram positivas y son microorganismos fototrópicos oxigénicos, es decir que en su metabolismo se genera oxigeno molecular (O2), como ocurre en las plantas. En las figuras 1 y 3 se observan las células del cebolla y de la tomate respectivamente, en estas células se observa núcleo, nucléolo y pared celular. De acuerdo a Cooper (2008), el núcleo es un organero rodeado de la membrana nuclear, en cuyo interior se encuentra el material genético, el cual influye y determina las múltiples funciones que realiza la célula para mantenerse con vida. Adicionalmente Curtis et al., (2008) señalan que el nucléolo es el
cuerpo más conspicuo dentro del núcleo, en el cual se construyen las unidades de los ribosomas. Pueden encontrarse uno o dos nucléolos por núcleo. ANALISIS Mediante la observación de las diferentes muestras de los vegetales, se logró reconocer y establecer las diferencias entre los diferentes plastidios que se pueden encontrar en la célula vegetal. En este sentido, los amiloplastos, los proteinoplastos y los oleoplastos, son organelos que almacenan almidón, proteínas y lípidos respectivamente. Estas biomoléculas son esenciales para la célula y por consiguiente para todo organismo vivo. De igual manera, cloroplastos y cromoplastos, son plastidios que concentran clorofila y B-caroteno, que son los pigmentos que otorgan a las plantas unos colores particulares. Aquí es importante resaltar la importancia de la clorofila, que es un pigmento fotosintético que reconoce ciertas
