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NOTA CIENTIFICA Observación de células procariotas, eucariotas; órganos y sistemas en vegetales y animales Observation of prokaryotic, eukaryotic cells; organs and systems in plants and animals Steve Richard Bill Ramirez Areche Escuela de Biología en Acuicultura. Universidad Nacional del Santa (UNS). Esquina de la Av. Pacífico 508 - Nuevo Chimbote *Autor de Correspondencia: Email Bill Ramirez Areche [email protected] Email universitario 202122006@uns,edu.pe Resumen Vamos a hacer un recorrido por el interior de la célula eucariota, pero también por sus alrededores y también sobre los reinos fungí, protista y monera. Algunos aspectos del funcionamiento celular no los podremos tratar con tanta profundidad como nos gustaría, como por ejemplo la expresión génica o el metabolismo celular. Ambos, por sí solos, necesitan un espacio enorme que desvirtuaría la idea que queremos dar de la célula. Existen multitud de sitios en Internet especializados en estos aspectos. Los distintos elementos que vamos a "visitar" y el orden en el que lo haremos están indicados en el menú lateral derecho. Palabras clave: Eucariota, procariota, fungí, protista y monera. Abstract I We are going to take a tour of the interior of the eukaryotic cell, but also of its surroundings and also of the fungí, protista and monera kingdoms. Some aspects of cell function cannot be treated as deeply as we would like, such as gene expression or cell metabolism. Both, by themselves, need a huge space that would distort the idea that we want to give of the cell. There are many sites on the Internet specialized in these aspects. The different elements that we are going to "visit" and the order in which we will do it are indicated in the right side menu. Keywords : Eukaryote, prokaryotic, fungi, protist and monera.
INTRODUCCIÓN
Tómate un momento y mírate a ti mismo. ¿Cuántos organismos ves? Tu primer pensamiento podría ser: solo uno, tú mismo. Sin embargo, si pudieras mirar más de cerca la superficie de tu piel o dentro de tu sistema digestivo, verías que en realidad hay muchos organismos que viven allí. Esta parte está dedicada a la citología o biología celular, y en ella vamos a estudiar la organización de la célula. Pero ¿a qué llamamos célula? La siguiente es una buena definición: una célula es la unidad anatómica y funcional de los seres vivos. Las células pueden aparecer aisladas o agrupadas formando organismos pluricelulares. En ambos casos la célula es la estructura más simple a la que consideramos viva. Hoy se reconocen tres linajes celulares presentes en la Tierra: las arqueas y las bacterias, que son procariotas unicelulares, y las células eucariotas, que pueden ser unicelulares o formar organismos pluricelulares. Las procariotas (anterior al núcleo) no poseen compartimentos internos rodeados por membranas, salvo excepciones, mientras que las eucariotas (con núcleo verdadero) contienen orgánulos membranosos internos. Uno de los compartimentos membranosos de las células eucariotas es el núcleo. Las células de los organismos pluricelulares están rodeadas por un componente extracelular, externo a la membrana plasmática, denominado matriz extracelular. Este conjunto de moléculas está sintetizado por las propias células y es esencial para formar los tejidos, establecer las propiedades de éstos, y para modular la propia fisiología celular. En las plantas la matriz extracelular se denomina pared celular. Vamos a hacer un recorrido por el interior de la célula eucariota, pero también por sus alrededores y también sobre los reinos fungí, protista y monera. Algunos aspectos del funcionamiento celular no los podremos tratar con tanta profundidad como nos gustaría, como por ejemplo la expresión génica o el metabolismo celular. Ambos, por sí solos, necesitan un espacio enorme que desvirtuaría la idea que queremos dar de la célula. Existen multitud de sitios en Internet especializados en estos aspectos. Los distintos elementos que vamos a "visitar" y el orden en el que lo haremos están indicados en el menú lateral derecho.
Objetivos
- Identificar las células según su reino
- Reconocer las diferentes formas celulares.
- Identificar la estructura de una célula eucariota.
- Diferenciar una célula animal de una vegetal.
Su función:
La bacteria E. coli normalmente vive en nuestros intestinos, donde ayuda a nuestro cuerpo a descomponer y a digerir los alimentos que comemos. Lamentablemente, ciertos tipos de E. coli (o "cepas") pueden salir de los intestinos y llegar a la sangre. Esto puede enfermar mucho a una persona. Una persona afectada por una infección por E. coli puede presentar los siguientes síntomas: fuertes retortijones en el estómago y dolor de barriga vómitos diarrea, a veces con sangre Reino Protista: Paramecium caudatum Empezamos por explicar qué es el reino Protista, antes de entrar en detalles sobre sus características, clasificación y otros aspectos. El reino Protista o de los protoctistas apareció como el tercer de los cinco grandes reinos de seres vivos de la naturaleza (reino Animalia o de los animales, reino Plantae o de los vegetales, reino Protista o de los protistas, reino Fungi o de los hongos y reino Monera o mónera). Pero, ¿qué incluye el reino Protista exactamente? En este reino se incluyen todos aquellos organismos eucariotas unicelulares y pluricelulares con características anatómicas y funcionales intermedias entre las plantas y los animales. Pasando desapercibidos y siendo grandes desconocidos de la increíble biodiversidad que esconde la naturaleza, los protistas llenan de vida micro y macroscópica muchos de los rincones del planeta, desde los ecosistemas de agua dulce y salada, así como sobre la tierra húmeda e, incluso, como parásitos de animales. En los próximos apartados conoceremos con más detalles estos misteriosos y fascinantes organismos, los protistas. Figura 1
Se suele afirmar que no existen tejidos en ningún protista, pero en las algas rojas y en las algas pardas la complejidad alcanza un nivel muy próximo al tisular, incluida la existencia de plasmodesmos (p.ej. en el alga parda Egregia). Muchos de los protistas pluricelulares cuentan con paredes celulares de variada composición, y los unicelulares autótrofos frecuentemente están cubiertos por una teca, como en caso destacado de las diatomeas, o dotados de escamas o refuerzos. Los unicelulares depredadores (fagótrofos) suelen presentar células desnudas (sin recubrimientos). Las formas unicelulares a menudo están dotadas de movilidad por reptación o, más frecuentemente, por apéndices de los tipos llamados cilios y flagelos. Los protistas producen casi la mitad del oxígeno en el planeta a través de la fotosíntesis, descomponen y reciclan nutrientes que los seres humanos necesitan para vivir y constituyen una parte importante de la cadena alimenticia. Otros protistas se utilizan en estudios científicos.
Paramecium caudatum
Los paramecios son seres unicelulares microscópicos, de forma generalmente ovalada, que llegan a medir entre 0,05 y 0,35 mm. Están cubiertos de estructuras con aspecto de pelos (cilias) que utilizan para desplazarse y para capturar alimento. Son muy comunes en las aguas dulces estancadas.
Estructura y funciones:
El cuerpo del paramecio es alargado, con la porción anterior redondeada y con la posterior en forma cónica, su mayor ancho está situado algo más atrás del centro. Desde la porción anterior se abre un surco o depresión en forma oblicua hacia atrás que llega hasta la parte media del cuerpo y que forma el llamado surco oral en cuyo fondo se abre la boca o citostoma, (cito-célula; estoma-boca). La boca se comunica con un conducto corto o citofaringe que se pone en contacto con el endoplasma. Detrás de la citofaringe y hacia un lado se encuentra una abertura que es el ano o citopigio, poro anal, del animal. Este es observable en el momento en que las partículas de deshecho son expulsadas. El cuerpo del paramecio, está cubierto de una película elástica o membrana, revestida de finos cilios. Al igual que la Ameba se observa interiormente dos tipos de citoplasma, uno más externo o ectoplasma de aspecto denso que rodea a la masa mayor granulosa que es el endoplasma. En el ectoplasma se encuentran unas formaciones en uso llamadas triococistos, (trico-pelo; cisto-vesícula), que pueden producir la descarga de finos pelos que sirven para la defensa y la fijación del animal. Existen como en la ameba, situadas en el endoplasma, las vacuolas digestivas, las que contienen partículas en vías de digestión, así como una gran vacuola contráctil, la que además de tener una función excretora sirve para regular el contenido del agua en el organismo. A diferencia del núcleo único de la ameba, el paramecio presenta un núcleo redondeado o micronúcleo, de importancia en a reproducción y que
Es un hongo filamentoso que presenta esporangióforos no ramificados, de 2 mm de largo por 20 μm de espesor. Esta hifa aérea, pedúnculo om de espesor. Esta hifa aérea, pedúnculo o esporangióforo emerge a partir de rizoides bien desarrollados y son de tonalidad pardo oscuro.
Estructura:
Presentan una estructura denominada columela. Las esporangiosporas o esporas asexuales típicas de los hongos del género Rhizopus son de color negro y miden de 15-18 μm de espesor. Esta hifa aérea, pedúnculo om.
Funciones:
Rhizopus también producen alcohol etílico, que es el producto de fermentación más importante. Rhizopus stolonifer también se usa comercialmente para fabricar ácido fumárico y ácido láctico de alta pureza. La presencia de zinc reduce la cantidad de ácido fumárico producido por el hongo.
2)Observación y análisis de videos
Observación de células Procariotas Se conoce como Células Procariotas a aquellas células que no poseen en su composición un núcleo celular diferenciado y su ADN se halla desperdigado por el citoplasma, que es aquella parte de las células que alberga a los orgánulos celulares y facilita el movimiento de los mismos. Que las células procariotas, bacterias y arqueas, se definen habitualmente como células que carecen de orgánulos, al contrario que las células eucariotas. Aunque esto es cierto, en la mayoría de los casos existen procariotas que poseen orgánulos, considerando un orgánulo como un compartimento rodeado por membrana. Sin embargo, no son compartimentos aislados, sino que sus membranas se continúan con la membrana plasmática, es decir, se producen por invaginación de ésta. Se Figura 3
han descrito al menos 4 tipos de estos orgánulos en procariotas: tilacoides, clorosomas, magnetosomas y carboxisomas. Un procarionte es un organismo unicelular simple que carece de un núcleo y de organelos rodeados de membrana. Hablaremos del núcleo y de los organelos rodeados de membrana en el artículo sobre células eucariontes, pero por lo pronto lo que hay que tener en cuenta es que las células procariontes no están divididas internamente por paredes membranosas, sino consisten de un solo espacio. La mayor parte del ADN procarionte se encuentra en una región central de la célula llamada el nucleoide que típicamente se conforma de un gran bucle único conocido como el cromosoma circular. El nucleoide y otras características frecuentemente observadas de los procariontes se muestran en el diagrama siguiente del corte de una bacteria con forma de bastón. Tinción general Una de las tinciones más comúnmente usada en histología es la hematoxilina- eosina sobre cortes de parafina (Figuras 5 y 6). Como vemos se usa un colorante básico (hematoxilina) y otro ácido (eosina) para teñir de diferente color a las estructuras ácidas y básicas de la célula. Antes de proceder a la tinción, si partimos de cortes de parafina, tenemos que llevar a cabo unos tratamientos previos sobre las secciones como es el desparafinado y la Figura 4
Observación de células Eucariotas Que la célula eucariota posee compartimentos internos delimitados por membranas. Entre éstos se encuentra el núcleo, delimitado por una doble unidad de membrana, en cuyo interior se encuentra el material genético, o ADN, que contiene la información necesaria para que la célula pueda llevar a cabo las tareas que permiten su supervivencia y reproducción. Entre el núcleo y la membrana plasmática se encuentra el citosol, un gel acuoso que contiene numerosas moléculas que intervienen en funciones estructurales, metabólicas, en la homeostasis, en la señalización, etcétera. Cabe destacar a los ribosomas en la producción de proteínas, al citoesqueleto para la organización interna de la célula y para su movilidad, a numerosos enzimas y cofactores para el metabolismo y a muchas otras moléculas más. Entre la membrana celular y el núcleo se encuentran también los orgánulos, que son compartimentos rodeados por membrana que llevan a cabo funciones como la digestión, respiración, fotosíntesis, metabolismo, transporte intracelular, secreción, producción de energía, almacenamiento, etcétera. Las mitocondrias, los cloroplastos, los peroxisomas, los lisosomas, el retículo endoplasmático, o las vacuolas, entre otros, son orgánulos. El citoplasma es el citosol más el conjunto de orgánulos. Figura 7
Observación de tipos de célula: -Célula vegetal: Observación de las células: De la epidermis de la cebolla Observamos las células vegetales y su forma hexaédrica (en celdas) y alargadas. En 4x logramos diferenciar la membrana y el citoplasma; en 10x vimos en las celdas que tenían más proporción de azul de metileno uno diminutos puntos (núcleo). En 40x y 100x, aunque divisábamos más grandes las células no pudimos ver el núcleo en su mayor proporción. -Célula animal: Células sanguíneas y de la mucosa bucal Las células eucariotas animales presentan un menor tamaño que las células vegetales.
Mucosa bucal
El epitelio de la mucosa bucal está constituido por células de un contorno irregular, prácticamente incoloras a la luz blanca, por lo que, para su observación es preciso realizar un proceso previo de tinción, en este caso con azul de metileno, que permitirá observar un citoplasma granulado y un núcleo claramente diferenciado. Con la tinción se aprecia muy claramente el Figura 8 Figura 9
Estudio de células animales y vegetales con el microscopio óptico La observación de células al microscopio óptico solo proporciona información si ciertas regiones del objeto absorben la luz mejor que otras, es decir, si el objeto presenta contrastes. Generalmente, las diferentes estructuras y/o orgánulos celulares presentan bajo contraste, por lo que es obligado crear determinados contrastes mediante combinaciones entre los constituyentes químicos de la célula y productos que absorban ciertas longitudes de onda de la luz, denominados colorantes. Objetivos Introducción a las técnicas microscópicas. Estudiar microscópicamente la célula animal y la vegetal, y compararlas posteriormente para descubrir analogías y diferencias. Material
- Un palillo plano.
- Agua destilada.
- Pinzas de sujeción.
- Metanol al 95%. Figura 11 Figura 12
- Verde de metilo acético.
- Bisturí u hoja de afeitar.
- Aguja enmangada.
- Cuentagotas.
- Azul de metileno.
- Glicerina.
- Una cebolla.
- Pinzas finas.
- Microscopio.
- Portaobjetos y cubreobjetos. La célula animal. Observación de heterocromatina
- Con un palillo raspa la cara interna de la mejilla o la base de la lengua.
- Extiende el líquido blanco obtenido junto con una gota de agua sobre un portaobjetos limpio. Añade unas gotas de metanol al 95% y espera unos 15 minutos.
- Añade a la preparación orceína acética al 2%. Espera 7 minutos.
- Lava la preparación con agua destilada, utilizando un cuentagotas, hasta que no salga color. Para ello coloca el portaobjetos de forma inclinada y deja que caiga el agua por él. Deja que se seque la preparación al aire.
- Pon una gota de glicerina al 50% en el centro de la preparación y, por último, coloca un cubreobjetos. Observa la preparación al microscopio: primero, con el objetivo de menor aumento para localizar la zona de estudio y, después, pasa a mayor aumento. La célula vegetal
- Corta la cebolla y separa las hojas internas. Con el bisturí o una cuchilla de afeitar, corta un pequeño trocito y, luego, con las pinzas finas, pellizca en uno de los bordes y separa la epidermis, que se muestra semitransparente. Corta transversalmente un trozo de la misma de 1 cm2, aproximadamente, y colócalo en un portaobjetos.
- Añade unas gotas de azul de metileno acético. Espera unos 7 minutos hasta que se tiña la muestra.
- Lava la muestra con agua destilada, utilizando un cuentagotas, hasta que el agua salga limpia y no aparezca teñida de azul.
- Seca los bordes y añade unas
Resultados
Al realizar el procedimiento anteriormente descrito, se observo la presencia de la célula vegetal, animal y fungí; también respecto a los reinos protista, mora y fungí, pudimos encontrar unos experimentos los cuales demostraron su presencia de estas células y reinos.
Discusión
La observación de células representa una gran ventaja ya que permite identificar con mayor facilidad las estructuras básicas de la misma, siempre y cuando se empleen concentración y una ardua comparación con varios lugares de información, de lo contrario se convierte en problema porque si el contenido es incompleto o erróneo no deja diferenciar nada en la célula. Figura 14: Esquema de los principales órganos de una planta vascular dicotiledónea. Figura 15: Dibujo donde se muestran algunos órganos y los sistemas a los que pertenecen.
Conclusión
Las células son unidades vivas que posibilitan la existencia de todos los seres que habitan el planeta, sin su existencia no sería posible el funcionamiento de nuestro organismo. Ellas cumplen diferentes funciones, constituyendo tejido, órganos, sistemas, otras poseen gran importancia en la industria, originando productos que el ser humano utiliza para su alimentación. La célula es la unidad estructural de los organismos, existen dos clases eucariota y procariota, que se diferencian principalmente por que la eucariota posee organelos y la otra no, y el tamaño de la procariota es menor al de la eucariota y además la procariota no tiene núcleo definido. En el laboratorio se comprobó que todos los organismos vivos están formados por células sean eucariotas, como el ser humano o procariotas como las colonias de bacilos (bacterias en general). Se reconocieron en el microscopio, las diferencias morfológicas fundamentales entre células eucariotas y procariotas. La diferencia más notoria entre la célula procariota y la eucariota, radica en que la primera no posee nucleó, mientras la segunda sí. Las células eucariotas sin propias de organismos complejos. El empleo de colorantes en la observación de células representa una gran ventaja ya que permite identificar con mayor facilidad las estructuras básicas de la misma, siempre y cuando se empleen concentraciones bajas, de lo contrario se convierte en problema porque si el colorante es muy concentrado no deja diferenciar nada en la célula. Al observar las células de la mucosa bucal, en presencia de azul de metileno, este tiñe las células haciendo evidente a tan solo 40x sus estructuras básicas, (membrana celular, núcleo y citoplasma). Los cloroplastos son propios de las células vegetales.
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