Teoría celular Flashcards
¿Qué es el mecanicismo? Sitúalo en contexto histórico
Hacia la segunda mitad del siglo XVII, la corriente animista fue eclipsada por la filosofía mecanicista, impulsada por insignes franceses como René Descartes (1596-1650).
Estos ilustrados prescindieron por completo de principios anímicos y redujeron todos los fenómenos del Universo a los movimientos de partículas gobernados por las impersonales leyes de la mecánica.
Los organismos se concebían como máquinas autónomas similares a relojes, de ahí su énfasis en el estudio de la anatomía y la fisiología.
Pero, como ya advirtió el propio Descartes, hay una diferencia crucial entre un organismo y un reloj: las “piezas” de aquél a menudo resultan demasiado pequeñas para su análisis.
La invención del microscopio generó grandes expectativas.
Explica lo que sepas acerca de los primeros micricospistas
Entre los primeros en construir y emplear microscopios figura el polifacético inglés Robert Hooke (1635-1703), famoso por un bestseller publicado en 1664, Micrographia, en el que describió sus observaciones.
Allí figuran dibujos que muestran unos “poros microscópicos” que pudo apreciar en láminas delgadas de corcho.
Los denominó células, porque le recordaron a las celdas en las se recluían los monjes.
La Micrographia de Hooke sirvió de inspiración al holandés Anton van Leeuwenhoek (1632-1723), quien construyó casi quinientos microscopios más simples que el de Hooke, pero con los que abrió las puertas a un universo fascinante incluido en nuestro propio organismo, formado por incontables animálculos que pudo observar en muestras de sangre, sarro dental, semen, excrementos y aguas de todo tipo.
Leeuwenhoek realizó asimismo investigaciones en el campo de la circulación sanguínea.
Otros contemporáneos estudiaron también diversas estructuras anatómicas y propusieron modelos mecanicistas para las funciones fisiológicas, basados en los principios de la palanca o de la dinámica de fluidos.
Explica la historia de los microscopios ópticos
Microscopios ópticos
Los primeros microscopios fueron ópticos.
Ampliaban por medio de lentes la luz que atravesaba una fina preparación del material a observar.
Leeuwenhoek utilizaba un microscopio simple, con una única lente.
El microscopio de Hooke era, como todos los que se utilizan hoy en día, un microscopio compuesto.
Los microscopios compuestos tienen, al menos, dos lentes en serie:
El objetivo, cercano a la preparación a observar.
El ocular, próximo al ojo.
La luz que atraviesa la preparación alcanza el objetivo, que produce una imagen ampliada, y luego el ocular, donde vuelve a experimentar una ampliación.
El aumento final es igual al producto de ambos aumentos (por ejemplo, con un objetivo de 40 aumentos y un ocular de 8, un objeto se verá 40 × 8 = 320 veces más grande que su tamaño real).
Un microscopio suele disponer de varios objetivos con diferentes aumentos, intercambiables mediante un revólver giratorio.
El aumento de un microscopio se puede incrementar casi sin límite, cosa que no ocurre con otro parámetro importante:
El poder de resolución o la capacidad para mostrar separadamente dos puntos que están muy próximos.
Para una lente determinada, el poder de resolución es directamente proporcional a la longitud de onda de la luz empleada.
Con la luz visible el máximo poder de resolución de un microscopio óptico es de unos 0,2 mm, incluso con las mejores lentes imaginables (el poder de resolución del ojo humano es de 100mm).
Explica lo que sepas sobre el preformismo y la epigénesis
Para explicar cómo podía hacer copias de sí mismo, cuando ninguna máquina concebible era capaz de semejante proeza, Leeuwenhoek supuso que en realidad no se producía copia alguna, sino que el nuevo organismo estaba ya de algún modo preformado en los espermatozoides o en los óvulos, y que su desarrollo era solo un proceso de engorde.
Para explicar cómo podría alguien heredar rasgos de su padre y de su madre si, antes de que se conocieran, ya existía en uno solo de ellos surge la epigénesis:
La idea de que, en la reproducción, se desarrolla un organismo nuevo partiendo de materia desorganizada.
Esta teoría fue desarrollada, entre otros, por el naturalista francés Georges-Louis Leclerc, conde de Buffon (1707-1788).
En resumen, el preformismo concibe el desarrollo del embrión a partir de la existencia de un embrión preformado contenido en el espermatozoide o en el huevo; mientras que la epigénesis considera que este se origina a partir del desarrollo de un principio amorfo, como consecuencia de los cambios que se producen con la fecundación.
La química orgánica
A finales del siglo XVIII se había iniciado la búsqueda de esas moléculas orgánicas en los seres vivos, en sus excrecencias o en los productos de su descomposición.
Se había aislado, por ejemplo, el “azúcar de uva” o glucosa, el glicerol o “principio dulce de los aceites”, el ácido láctico de la leche…
Todos ellos tenían algo en común:
Siempre contenían carbono (C) e hidrógeno (H), y casi siempre oxígeno (O).
El químico francés Antoine-Laurent de Lavoisier (1743-1794) observó que los pulmones de los animales expelían durante la respiración dióxido de carbono (CO2) y vapor de agua (H2O), formados precisamente por esos tres elementos.
Comparó la respiración con una combustión, ya que ambos procesos consumen oxígeno (O2) y emiten calor.
El calor se distribuiría a todo el animal por la circulación sanguínea y la transpiración se encargaría de regularlo, mientras que el “combustible” de la respiración se repondría mediante la nutrición.
Lavoisier no describiría a un organismo como un reloj, sino como una máquina de vapor, con una fuente calorífica a la que hay que suministrar combustible y un sistema de refrigeración.
Pero este mecanicismo de nuevo cuño era incapaz de dar cuenta del extraño comportamiento de las moléculas orgánicas cuando se calentaban.
El azúcar, por ejemplo, se caramelizaba, y permanecía así tras enfriarse.
El aceite se vaporizaba, pero no se condensaba al enfriarse.
En cambio, las sustancias inorgánicas podían ser alteradas cuando se las calentaba pero al enfriarse recobraban su estado original.
La sal se volvía incandescente.
El agua se vaporizaba
Las moléculas orgánicas mostraban otras propiedades desconcertantes.
Por ejemplo, el etanol y el éter dimetílico contienen los mismos átomos (2 de carbono, 6 de hidrógeno y 1 de oxígeno), pero uno es líquido a la temperatura ambiente, mientras que el otro es un gas.
Por ello, el químico sueco Jöns Jakob Berzelius (1779-1848) concluyó que la química de la vida o química orgánica obedecía a sus propias reglas y que solo el tejido vivo podría crear moléculas orgánicas, combinando átomos merced a una desconocida fuerza vital que no se podía reducir a las leyes de la química, ni se localizaba en ningún órgano.
Dependía, pues, del ser en su conjunto, esto es, de la organización misma de los seres vivos.
Se trata de la vieja doctrina del vitalismo.
¿Qué es el método científico?
Toda ciencia se sustenta en la aplicación del llamado método científico, que consiste en una serie de etapas que, por si solas, son acciones corrientes, pero que en conjunto constituyen el instrumento más valioso para conocer la naturaleza.
Las fases del método científico, definidas por el filósofo inglés sir Francis Bacon (1561-1626) en su obra Novum Organum o Indicaciones relativas a la interpretación de la naturaleza (1620), son:
Observación del fenómeno
Consiste en prestar atención a un objeto o a un fenómeno, para estudiarlo tal como se presenta en realidad.
Planteamiento de preguntas acerca del fenómeno:
A partir de determinadas observaciones o experiencias particulares, se extrae el principio particular de cada una de ellas.
Formulación de hipótesis explicativas.
Consiste en imaginarse alguna explicación que satisfaga la pregunta planteada.
Una hipótesis ha de estar acorde con los hechos conocidos, ha de ser capaz de predecir observaciones aun no realizadas y, ante todo, ha de ser susceptible de comprobación.
Experimentación.
Consiste en comprobar mediante experimentos si una hipótesis es cierta o es errónea.
En este último caso, hay que modificar la hipótesis o formular otra nueva.
Enunciación y difusión de la teoría:
Es decir, de un modelo explicativo que permita interpretar la realidad (o una parcela de ella) con el menor número posible de hipótesis, tras haber demostrado experimentalmente la validez de todas ellas.
¿En qué pilares se sustenta el método científico?
El método científico está sustentado por dos pilares fundamentales:
La reproductibilidad:
Es decir, la capacidad de repetir un determinado experimento por cualquier persona.
Para ello es esencial la fase 5, basada en la comunicación y difusión de los resultados obtenidos.
La falsabilidad
Que toda proposición científica tiene que ser susceptible de ser falsada (falsacionismo), lo que implica que se pueden diseñar experimentos que en el caso de dar resultados distintos a los predichos negarían la hipótesis puesta a prueba.
La teoría celular hasta el XIX
La exigencia de prestar atención a la totalidad del ser vivo no era incompatible con la búsqueda de su composición elemental.
Pero esas unidades animales o vegetales ya no podían ser moléculas autónomas que se asociaban, como sostenía Buffon, de modo que las propiedades del organismo representaban la simple suma de las propiedades de cada molécula constituyente sino de seres vivos capaces de nutrirse y reproducirse, cuya individualidad desaparecía al coordinarse entre sí en una unidad de orden superior: el organismo.
A menudo se afirma que esos seres elementales se habían encontrado ya en el siglo XVII.
Los descubrimientos de Hooke o Leeuwenhoek tuvieron un impacto más bien escaso.
A ello contribuyó:
El estilo artesanal de las lentes entonces utilizadas, que originaban deformaciones de las imágenes (aberraciones) debidas a que la luz, al atravesarlas, se enfocaba en varios puntos.
No se llevó a cabo una interpretación de esos descubrimientos, es decir, no se supieron extraer conclusiones generales que desembocaran en una teoría científica.
La teoría celular Hasta 1831
En el siglo XIX, se buscó el denominador común a todos los seres vivos, cuando se contempló a los más pequeños como las unidades que se integraban para originar a los mayores y cobró sentido la existencia de células o de animálculos.
Al mismo tiempo se desarrollaron lentes acromáticas que corregían las aberraciones ópticas, lo que incrementó extraordinariamente el poder de resolución de los microscopios.
Comenzaron a distinguirse células como las que observó Hooke en toda suerte de tejidos vegetales.
Pero ya no se trataba de cáscaras vacías, sino dotadas de un contenido gelatinoso, más o menos diferenciado en zonas de variada textura.
En 1831, el botánico escocés Robert Brown (1773-1858) pudo distinguir en las células de muchos tejidos vegetales un grumito oscuro al que llamó núcleo por tener la apariencia de una nuez.
En 1838 el botánico alemán Matthias Jacob Schleiden (1804-1881) trató de explicar su papel.
Según este, los núcleos celulares se formarían libremente como diminutos coágulos del líquido interno de las células; cuando los pequeños “nucleítos” hubiesen alcanzado un tamaño adecuado, en la superficie de cada uno de ellos aparecería una vesícula transparente que poco a poco iría adquiriendo consistencia, hasta transformarse en una nueva célula.
¿Cómo se prepara una muestra para el microscopio?
Habitualmente las células de los tejidos son transparentes, por lo que, para observarlas al microscopio, suele ser necesario sumergirlas en soluciones colorantes (tinciones) que aumenten su contraste.
En la segunda mitad del siglo XIX se invirtió mucho esfuerzo en desarrollar todo tipo de colorantes, algunos de los cuales, como el azul de metileno, son capaces de teñir las células sin matarlas (colorantes vitales).
Si se prefieren preparaciones más duraderas, es necesario:
Fijar la muestra (tratarla con un conservante que impida la alteración de sus componentes).
Incluirla en parafina con el fin de obtener un bloque sólido que permita cortarla.
Cortarla con el micrótomo (instrumento capaz de efectuar cortes de entre 3 y 5 mm de grosor, que permiten el paso de la luz).
Teñirla
Montarla sobre un portaobjetos de vidrio protegida con un cubreobjetos fino y transparente.
Existen muchos tipos de colorantes que se unen a estructuras específicas de las células o tejidos y suelen ser útiles para diferenciar sus partes.
Por ejemplo, la hematoxilina se une fuertemente al núcleo celular, la eosina a los glóbulos rojos de la sangre y el Sudán III a muchos lípidos.
Algunos microscopios, como los de contraste de fase o los de campo oscuro, permiten la observación de muestras sin necesidad de teñirlas.
El fisiólogo alemán Theodor Ambrose Hubert Schwann (1810- 1882), tras conocer el trabajo de Schleiden, recordó haber observado las mismas estructuras en tejidos animales.
En la notocorda del renacuajo se veían celdillas poliédricas muy parecidas a las de los vegetales, y dotadas asimismo de núcleo.
La verdad era que en la mayoría de los tejidos animales no se observaban celdillas, pero sí núcleos, y Schwann conjeturó que allí donde había núcleos tenía que haber células.
Schwann publicó su trabajo en 1838, el mismo año que Schleiden, pero no limitó sus conclusiones a uno de los reinos vivientes, sino que las generalizó a animales y plantas para formular la que denominó teoría celular:
Cita los tres postulados de la teoría celular
La célula como unidad anatómica de los seres vivos
La célula como unidad fisiológica de los seres vivos
La célula como unidad reproductiva de los seres vivos
Explica la célula como unidad anatómica de los seres vivos
La célula como unidad anatómica de los seres vivos
Schwann aseveraba que:
Todos los tejidos, tanto animales como vegetales, por más diferentes que fuesen, estaban formados por células.
Era la primera vez que alguien unificaba los reinos animal y vegetal en una descripción común.
Incluso se llegó a establecer la naturaleza celular de muchos seres microscópicos.
Sin embargo, parecía haber una excepción a la regla: el tejido nervioso.
Según los partidarios de la llamada teoría reticular, no podían distinguirse en él células individuales, sino una red de fibras sin solución de continuidad, con múltiples núcleos.
Entre los proponentes de esta teoría se hallaba el italiano Camillo Golgi (1843-1926), quien informó en 1873 de un método para teñir el tejido nervioso basado en reactivos de plata utiliza- dos en fotografía.
Por razones desconocidas solo se teñían un 5% de las células, con lo que el campo visual resultaba más despejado de lo que podía verse utilizando otros métodos.
El médico español Santiago Ramón y Cajal (1852-1934) perfeccionó el método y pudo detectar células individuales, o neuronas, en contacto unas con otras (dejando en medio una hendidura o sinapsis), postulando así la llamada doctrina neuronal y generalizando definitivamente la teoría celular.
Explica la célula como unidad fisiológica de los seres vivos
La célula como unidad fisiológica de los seres vivos
La teoría celular no se limitó a certificar la presencia de células en todos los tejidos.
Su verdadero mérito reside en que hizo de la célula el centro de la actividad del ser vivo, de manera que, por ejemplo, la respiración dejaría pronto de verse como algo que ocurría en los pulmones, como pensaba Lavoisier, y pasaría a interpretarse como un proceso químico propio de toda célula.
Así, fenómenos como la nutrición y el crecimiento dejaron de atribuirse a la totalidad del organismo para imputarse a cada parte es decir, a cada célula, dotada de cierta independencia.
Es en la célula donde se dan las actividades propias de lo viviente
No porque esté bendecida con una misteriosa fuerza vital, sino porque las moléculas que la integran promueven reacciones químicas (es lo que Schwann llamó fenómenos metabólicos) o combinaciones de dichas moléculas que concurren en la producción de células nuevas (fenómenos plásticos).
Explica la célula como unidad reproductiva de los seres vivos
La célula como unidad reproductiva de los seres vivos
Al abordar la reproducción de los organismos la teoría celular alcanza su plena importancia, ya que confiere a este proceso un significado y un mecanismo.
Y es también aquí donde más erradas fueron las apreciaciones de sus promotores, Schleiden y Schwann.
Schwann, además de la formación de células jóvenes en el interior de una “célula madre”, como sugería Schleiden para los vegetales, abogaba por un origen exterior de las células animales, mediante cristalización a partir de un líquido o sustancia amorfa:
Primero se formaría el núcleo y, alrededor de él, el resto de la célula.
En 1852, el médico alemán Rudolf Ludwig Karl Virchow (1821-1902) observó que en las lesiones incipientes del pulmón de los fallecidos por tuberculosis se localizaban apretados paquetes de núcleos, y que solo cuando habían crecido un poco aparecía el líquido que llenaba los alvéolos.
Virchow concluyó que la sustancia intercelular que bañaba muchos tejidos era un producto de la actividad de las células, y no el caldo de cultivo en el que éstas se originaban.
Las células provienen de otras células que ya existían con anterioridad
(omnis cellula e cellula, “toda célula procede de otra célula”).
El embriólogo alemán Karl Ernst von Baer (1792-1896) había descubierto que, tras la fecundación del óvulo de la hembra por un espermatozoide, no se observaba el crecimiento de un individuo preformado, sino la división del cigoto (el óvulo fecundado) en dos células, seguidamente en cuatro, ocho…, diferenciándose y reordenándose simultáneamente para formar los órganos del animal.
El crecimiento quedaba reducido así a una secuencia de reproducciones celulares.
En cuanto a la propia reproducción celular, von Baer descubrió en 1846 que estaba asociada a la división del núcleo.
En 1871 se descubrieron unos filamentos alargados, a los que se denominaron cromosomas, que se dividían longitudinalmente.
Cada una de las dos mitades migraba a polos opuestos de la célula para formar dos núcleos hijos.
En 1875, el botánico alemán Edward Adolf Strasburger (1844- 1912) estableció la universalidad del proceso (llamado mitosis) como mecanismo de reproducción celular.
En 1882 el anatomista alemán Walther Flemming (1843-1905), parafraseando a Virchow, proclamó: omnis nucleus e nucleo (“todo núcleo procede de otro núcleo”).
Microscopios a partir de 1945
En 1931, el físico alemán Ernst August Friedrich Ruska (1906-1988) tuvo la idea de utilizar haces de electrones, en lugar de luz visible, para “iluminar” preparaciones microscópicas.
Los electrones, según la mecánica cuántica, se comportan no solo como partículas, sino también como ondas; si se les acelera con altas energías pueden tener longitudes de onda muy pequeñas (por ejemplo, 0,04 nm, frente a los 380 nm de la luz violeta), permitiendo así un poder de resolución de hasta 0,2 nm (recordemos que la resolución máxima de un microscopio óptico es de unos 200 nm).
En el microscopio electrónico de transmisión (MET):
Inventado por Ruska, el haz de electrones, emitido desde la parte superior y enfocado mediante unas bobinas magnéticas, atraviesa la muestra y se proyecta sobre una pantalla fluorescente o una placa fotográfica.
En cambio, en el microscopio electrónico de barrido (MEB):
Los electrones no atraviesan la muestra, sino que se reflejan en ella (gracias a una fina capa de oro que la recubre) y proyectan una imagen sobre un monitor de televisión; aunque su poder de resolución es de “solo” 10 nm, resulta útil para proporcionar imágenes tridimensionales.
El escaso poder de penetración del haz de electrones requiere que las muestras sean muy finas (de menos de 50 nm para el MET) y que en el interior del equipo haya un intenso vacío (incompatible con la presencia de agua en la muestra, que, por lo tanto, no puede estar viva).
Estas dificultades restringieron el uso del microscopio electrónico durante mucho tiempo, aunque hacia 1960 se habían ya explorado la mayor parte de las estructuras de la célula.
