Teoría celular

Teoría celular.

Todos los seres vivos están compuestos por una o más células.

Las reacciones químicas de nuestro organismo vivo, incluidos todos sus procesos liberadores de energía y reacciones biosintéticas, tienen lugar en las células.

La célula se origina de otra u otras células y contiene la información hereditaria de los organismos de los cuales forma parte.

Célula es la unidad estructural y funcional de todo ser vivo.

Organización molecular para funciones vitales. Eucariotas y procariotas.

Características de los seres vivos

  • Producir (síntesis de biomoléculas).
  • Evolución.
  • Dualismo: genotipo y fenotipo.
  • Moléculas orgánicas.
  • Sistemas complejos.
  • Relación con la selección natural.
  • Sistemas dirigidos hacia objetivos fisiológicos naturales: reproducir.
  • Sistemas abiertos. La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma.

Capacidades de los seres vivos

  • Metabolizar: procesar energía y materia.
  • Nutrirse y respirar: obtener nutrientes y realizar intercambio de gases.
  • Reproducirse: capacidad de generar descendencia.
  • Autorregularse: mantener el equilibrio interno (homeostasis).
  • Interactuar y evolucionar: responder al entorno y cambiar a lo largo del tiempo para adaptarse.

Células: eucariotas y procariotas

Células eucariotas y procariotas.

Altamente diferenciadas. Estructuras variables y permanentes según el tipo celular.

Características generales

  • Organelos: mitocondrias, cloroplastos, aparato de Golgi, entre otros (principalmente en eucariotas).
  • Flagelos, fimbrias / pilis: apéndices para movimiento o adhesión.
  • Núcleo verdadero (en eucariotas) / nucleoide (en procariotas).
  • Citoesqueleto (más desarrollado en eucariotas).
  • Estructuras permanentes comunes: pared celular, membrana celular, ribosomas y material genético.

Célula procariota

• Célula procariota: más pequeña (0,1 a 10 µm), carece de núcleo verdadero (el ADN está en una región llamada nucleoide) y no tiene orgánulos rodeados por membranas (13).

Célula eucariota

• Célula eucariota: más grande (10 a 100 µm), posee un núcleo definido por una membrana y orgánulos complejos (mitocondrias, cloroplastos, aparato de Golgi, etc.) (14).

Diversidad biológica y definiciones

Diversidad biológica: es la variedad de formas de vida y de adaptaciones de los organismos al ambiente que encontramos en la biosfera.

Célula: unidad más pequeña, funcional y morfológica de todo ser vivo; elemento de menor tamaño que puede considerarse vida.

Disciplinas relacionadas

  • Biología — Microbiología — Protozoología — Virus — Bacterias — Hongos
  • Biología — Ecología — Parasitología — Helmintos — Artrópodos — Protozoos

Microbiología

Microbiología: ciencia que se encarga del estudio de los microorganismos, es decir, aquellos organismos demasiado pequeños para ser observados a simple vista y cuya visualización requiere el empleo de microscopio.

Esta definición abarca el objeto del material de microbiología. Por el tamaño de los seres que se investiga, abarca una enorme heterogeneidad de tipos estructurales, funcionales y tóxicos, desde partículas como los virus hasta organismos celulares como bacterias y protozoos.

Bacterias

Bacterias: microorganismos procariotas. Se presentan en tamaños de pocos micrómetros y en diversas formas, incluyendo filamentos, esferas, barras (bacilos), sacacorchos y hélices.

Reino Fungi (hongos)

Reino Fungi. Designa a un taxón o grupo de organismos eucariotas que incluye mohos y levaduras.

Se clasifican en un reino distinto. Se diferencian del reino vegetal en que son heterótrofos y, a diferencia de las plantas, su pared celular suele contener quitina (no celulosa) y presentan características propias de nutrición y reproducción.

Virus

Virus: agentes infecciosos microscópicos acelulares que sólo pueden multiplicarse dentro de las células de otros organismos.

Parásitos

Parásito: organismo que vive sobre otro organismo huésped o en su interior y que se alimenta a expensas del huésped. Las tres clases importantes de parásitos que causan enfermedades son los protozoarios, los helmintos y los ectoparásitos (artrópodos, etc.).

Protozoarios y metazoarios

Protozoarios: organismos microscópicos, unicelulares y eucariotas.

Metazoario: organismo pluricelular y eucariota; puede ser microscópico o macroscópico.

Terminología de parasitología

  • Parásitosis: infecciones o enfermedades causadas por parásitos.
  • Parasitismo: interacción biológica entre dos especies distintas donde uno se beneficia (parásito) y el otro resulta dañado (huésped).

Reproducción y genética bacteriana

Fusión binaria: proceso por el cual una célula origina dos células a partir de una sola (fisión binaria).

Organelos y estructuras procariotas: característica y función

  • Pared celular: rígida; en bacterias contiene peptidoglucano. Función: barrera, resistencia frente a lisis osmótica y ayuda en la clasificación.
  • Membrana celular: bicapa lipídica con proteínas; regula el paso de sustancias y participa en reacciones bioquímicas y en el transporte de energía.
  • Citoplasma: matriz acuosa con metabolitos y enzimas (citosol) donde se encuentran los orgánulos y ocurren reacciones metabólicas.
  • Ribosomas: gránulos de ARN y proteínas, menos densos; libres en citoplasma; función: síntesis de proteínas (traducción del ARN).
  • Nucleoide: región no delimitada que contiene el ADN cromosómico (empaquetamiento del material genético).
  • Material genético: molécula circular de doble hélice; genes para la vida celular; típicamente un único cromosoma de ADN (y ARN en virus).
  • Plásmidos: moléculas de ADN extracromosómico autorreplicativas; confieren ventajas selectivas (resistencia, virulencia, degradación de sustratos) y forman parte del material genético extra.
  • Flagelos: apéndices largos accionados por un motor rotatorio (vaina, gancho, cuerpo y anillos) que permiten el movimiento.
  • Pilis / fimbrias: apéndices cortos; los pili F (conjugativos) son más largos y participan en la transferencia de material genético (conjugación). Las fimbrias sirven para adhesión a superficies.
  • Glucocálix: capa de polisacáridos y proteínas; cuando forma una biopelícula se conoce como cápsula (densa) o capa laxa; protege frente a fagocitosis y deshidratación.
  • Gránulos (cuerpos de inclusión): depósitos de material orgánico-inorgánico (por ejemplo glucógeno) que sirven como reservorio de nutrientes.
  • Endoespora: estructura de alta resistencia para supervivencia; puede resistir temperaturas extremas y germinar cuando las condiciones mejoran.
  • Mesosoma: invaginación de la membrana citoplasmática observada clásicamente en preparaciones; atribuida a funciones metabólicas (en discusión actual).

Envolvimiento celular: citoplasma, apéndices, pared celular, nucleoide, flagelos, membrana celular, ribosomas, fimbrias, glucocálix, tilacoides (en cianobacterias), pili sexuales, plásmidos.

Notas específicas

Pared de Mycobacterium: peptidoglucano asociado con arabinogalactano y ácidos micólicos; esta estructura confiere resistencia frente a la desinfección y una lenta fagocitosis, además de contribuir a la adherencia.

Tinción de Gram

Tinción de Gram (Cristal de Gram):

  • Las bacterias Gram-positivas retienen el colorante violeta cristal y aparecen violetas tras la tinción.
  • Las bacterias Gram-negativas se decoloran con alcohol y se ven rosadas con el colorante de contraste (safranina).

Pasos simplificados: fijación, colorante primario (cristal violeta), yodo (mordiente), decoloración con alcohol (diferenciación), colorante de contraste (safranina).

Condiciones de crecimiento

Temperatura: mesófilos: mínima ~5–15 °C, óptima 30–45 °C, máxima 35–47 °C (valores orientativos).

pH: ácido (2–6, acidófilos), neutro (6–8, neutrófilos), alcalino (9–11, alcalófilos).

Crecimiento bacteriano: fases

  • Fase lag: aclimatación; bajo crecimiento; síntesis de ARN y enzimas.
  • Fase exponencial: duplicación activa de células; en condiciones óptimas el tiempo de generación puede ser de ~20 minutos en algunas especies.
  • Fase estacionaria: los nutrientes se agotan y se acumulan productos de desecho; la tasa de crecimiento se iguala a la de muerte.
  • Fase de muerte: decrece el número de células viables al no poder sostenerse por la falta de nutrientes.

Biotecnología

Biotecnología: uso de microorganismos vivos y/o procesos biológicos para la obtención de productos o procesos de valor.

Aplicaciones por colores (clasificación temática):

  • Rojo: medicina.
  • Blanco: industria.
  • Verde: agricultura.
  • Azul: océanos (biotecnología marina).
  • Marrón: veterinaria.
  • Gris: eliminación de contaminantes ambientales.
  • Rosa: (ámbitos relacionados con la salud reproductiva, cosmética o investigación biomédica, según contexto).
  • Dorado: nanotecnología y bionanotecnología (nano-bios).

Historia de la microbiología

1er período: especulativo, la antigüedad hasta los primeros microscopistas.

2º período: primeros microscopistas y observaciones que descubren microorganismos.

3er período: cultivo de microorganismos; se asientan las bases de la microbiología (Pasteur, Koch) — teoría germinal de la enfermedad y biogénesis.

4º período: etapa moderna; los microorganismos se estudian en toda su complejidad.

Microbiólogos y aportes históricos

  • Robert Hooke: construyó uno de los primeros microscopios compuestos y describió la estructura celular en plantas; acuñó el término «célula».
  • Anton van Leeuwenhoek: comerciante neerlandés que fabricó microscopios simples y describió una gran variedad de pequeñas criaturas (animálculos) en agua estancada; observó por primera vez bacterias, protozoos, glóbulos rojos y espermatozoides.
  • Francesco Redi: puso en entredicho la teoría de la generación espontánea mediante experimentos que mostraron que los alimentos se contaminan por depósitos de moscas.
  • Lazzaro Spallanzani: demostró que la generación espontánea no ocurría bajo ciertas condiciones (calentamiento prolongado de caldos en frascos sellados), allanando el camino para Pasteur.
  • Louis Pasteur: demostró experimentalmente la falsedad de la generación espontánea; estudió la fermentación (levaduras en fermentación alcohólica, bacterias en fermentación láctica) y propuso que los microorganismos causan enfermedades (teoría germinal de la enfermedad). Desarrolló métodos para eliminar microorganismos y métodos de conservación que garantizan la seguridad de los alimentos (pasteurización).
  • Robert Koch: demostró la relación causa-efecto entre microorganismos y enfermedades; desarrolló métodos para obtener cultivos puros y medios sólidos, aisló Bacillus anthracis y utilizó medios como rodajas de papa, gelatina y posteriormente agar; sentó las bases para los postulados bacteriológicos.

Observaciones finales

El texto contiene términos y conceptos esenciales de la biología y la microbiología: teoría celular, características de los seres vivos, diferencias entre procariotas y eucariotas, diversidad microbiana, organelos y estructuras bacterianas, tinción de Gram, fases de crecimiento bacteriano, aplicaciones biotecnológicas y una síntesis histórica de los principales hitos y científicos.

Se recomienda complementar este material con imágenes esquemáticas (célula procariota versus eucariota, tinción de Gram, fases de crecimiento), así como con referencias bibliográficas actualizadas para cada tema si se va a usar con fines docentes o de estudio avanzado.