LA CÉLULA

 

En 1655, el científico inglés Robert Hooke realizó una observación que cambiaría para siempre la teoría básica biológica y la investigación. Mientras que examinaba una parte seca de un alcornoque con un tosco microscopio de luz, el observó pequeñas cámaras y las llamó células. En una década, los investigadores determinaron que las células no estaban vacías, sino llenas de una substancia acuosa llamada citoplasma.

En el curso de los siguientes 175 años, la investigación desembocó en la teoría celular, primero propuesta por el botánico alemán Matthias Jacob Schleiden y el fisiólogo alemán Theodore Schwann en 1831 y formalizada por el investigador alemán Rudolf Virchow en 1858. En su forma moderna, este teorema tiene cuatro partes básicas:

  1. La célula es la unidad básica estructural y funcional; todos los organismos están compuestos de células.
  2. Todas las células están producidas por la división de células preexistentes (en otras palabras, a través de la reproducción). Cada célula contiene material genético que se transmite durante este proceso.
  3. Todas las funciones químicas y fisiológicas básicas, por ejemplo, la reparación, el crecimiento, el movimiento, la inmunidad, la comunicación, y la digestión, ocurren al interior de la célula.
  4. Las actividades de las células dependen en las actividades sub-celulares (estas estructuras sub-celulares incluyen orgánulos, membrana plasmática, y, si presente, el núcleo).

La teoría celular lleva a dos muy importantes generalidades sobre las células y la vida en general:

  1. Las células están vivas. Las células separadas de sus órganos están tan “vivas” como lo está usted, aunque no puedan vivir independientemente. Esto quiere decir que las células pueden tomar energía (que, dependiendo del tipo de célula, puede ser en forma de luz, azúcar, u otros compuestos), y  materiales de construcción (proteínas, carbohidrato y grasa) y usar éstos para restablecerse  y formar nuevas generaciones de células (reproducción).
  2. Las características y necesidades de un organismo son en realidad las características y necesidades de la células que hacen el organismo. Por ejemplo, usted necesita agua porque sus células necesitan agua.

La mayoría de las actividades de la célula (restauración, reproducción, etc.) se llevan a cabo a través de la produccion de proteínas. Las proteínas son moléculas grandes hechas de orgánulos específicos dentro de la célula usando las instrucciones contenidas dentro del material genético de la célula.

Clasificación de los seres vivos

Según el número de células que los forman, los seres vivos se pueden clasificar en unicelularespluricelulares.

Unicelulares: Son todos aquellos organismos formados por una sola célula. En este grupo, los más representativos son los protozoos -ameba, paramecio, euglena-, que sólo pueden observarse con un microscopio.

Pluricelulares: Son todos aquellos organismos formados por más de una célula. Existe gran variedad de ellos, tales como los vertebrados (aves, mamíferos, anfibios, peces, reptiles) y los invertebrados (arácnidos, insectos, moluscos, etc.).

En los vegetales, podemos tomar como ejemplos a las plantas con flores (angiosperma), sin flores típicas (gimnospermas), musgos, hongos, etcétera.

Los organismos pluricelulares presentan una determinada organización de sus células, en distintos niveles, que son:

Célula: mínima unidad que forma parte de un ser vivo.

Tejido: conjunto de células que tienen características y funciones similares y con un mismo origen.

Órgano: conjunto de tejidos unidos y coordinados para cumplir una función específica. Por ejemplo: pulmón, corazón, estómago, etcétera. En el caso de los vegetales, son considerados órganos: la raíz, las semillas, las hojas, las flor, etcétera.

Sistemas: resultado de la unión de varios órganos, los cuales funcionan de una forma coordinada para desempeñar un rol determinado. Por ejemplo: se habla de Sistema Digestivo, Renal, Circulatorio, Nervioso, Reproductor, etcétera.

Organismo: es un ser vivo formado por un conjunto de sistemas, que trabajan armónicamente.

Existen seres vivos que no tienen órganos o sistemas estructurados, pero poseen una organización sencilla, esto les permite un buen desarrollo. Si un órgano se daña o altera provoca una desorganización del ser vivo.

Las tres partes básicas de toda célula son: la membrana plasmática, el citoplasma, y el núcleo.

La membrana celular o plasmática

La membrana celular se caracteriza porque:

Rodea a toda la célula y mantiene su integridad.

Está compuesta por dos sustancias orgánicas: proteínaslípidos, específicamente fosfolípidos.

Los fosfolípidos están dispuestos formando una doble capa (bicapa lipídica), donde se encuentran sumergidas las proteínas.

Es una estructura dinámica.

Es una membrana semipermeable o selectiva, esto indica que sólo pasan algunas sustancias (moléculas) a través de ella.

Tiene la capacidad de modificarse y en este proceso forma poros y canales

Funciones de la membrana celular

Regula el paso de sustancias hacia el interior de la célula y viceversa. Esto quiere decir que incorpora nutrientes al interior de la célula y permite el paso de desechos hacia el exterior.

Como estructura dinámica, permite el paso de ciertas sustancias e impide el paso de otras.

Aísla y protege a la célula del ambiente externo.

El citoplasma

Se caracteriza porque:

Es una estructura celular que se ubica entre la membrana celular y el núcleo.

Contiene un conjunto de estructuras muy pequeñas, llamadas organelos celulares.

Está constituido por una sustancia semilíquida.

Químicamente, está formado por agua, y en él se encuentran en suspensión, o disueltas, distintas sustancias como proteínas, enzimas, líquidos, hidratos de carbono, sales minerales, etcétera.

Funciones del citoplasma

Nutritiva. Al citoplasma se incorporan una serie de sustancias, que van a ser transformadas o desintegradas para liberar energía.

De almacenamiento. En el citoplasma se almacenan ciertas sustancias de reserva.

Estructural. El citoplasma es el soporte que da forma a la célula y es la base de sus movimientos.

Los organelos celulares

Son pequeñas estructuras intracelulares, delimitadas por una o dos membranas. Cada una de ellas realiza una determinada función, permitiendo la vida de la célula. Por la función que cumple cada organelo, la gran mayoría se encuentra en todas las células, a excepción de algunos, que solo están presentes en ciertas células de determinados organismos.

Mitocondrias: en los organismos heterótrofos, las mitocondrias son fundamentales para la obtención de la energía.

Son organelos de forma elíptica, están delimitados por dos membranas, una externa y lisa, y otra interna, que presenta pliegues, capaces de aumentar la superficie en el interior de la mitocondria. Poseen su propio material genético llamado DNA mitocondrial.

La función de la mitocondria es producir la mayor cantidad de energía útil para el trabajo que debe realizar la célula. Con ese fin, utiliza la energía contenida en ciertas moléculas. Por ejemplo, tenemos el caso de la glucosa.

Esta molécula se transforma primero en el citoplasma y posteriormente en el interior de la mitocondria, hasta CO2(anhídrido carbónico), H2O (agua) y energía. Esta energía no es ocupada directamente, sino que se almacena en una molécula especial llamada ATP (adenosin trifosfato).

El ATP se difunde hacia el citoplasma para ser ocupado en las distintas reacciones en las cuales se requiere de energía. Al liberar la energía, el ATP queda como ADP (adenosin difosfato), el cual vuelve a la mitocondria para transformarse nuevamente en ATP.

La formación del ATP puede representarse mediante la siguiente reacción química:

Energía
ADP + P + —————-> ATP (P = fosfato)

Esta reacción permite almacenar la energía.

En tanto, el proceso inverso, de liberación de energía, es:

ATP —————-> ADP + P + Energía

Cloroplastos: son organelos que se encuentran sólo en células que están formando a las plantas y algas verdes. Son más grandes que las mitocondrias y están rodeados por dos membranas una externa y otra interna.

Poseen su propio material genético llamado DNA plastidial, y en su interior se encuentra la clorofila (pigmento verde) y otros pigmentos. Los cloroplastos son los organelos fundamentales en los organismos autótrofos, es decir, aquellos capaces de fabricar su propio alimento.

En ellos ocurre la fotosíntesis. Para que esta se realice, se requiere de CO2, agua y energía solar, sustancias con las cuales la planta fabrica glucosa. Esta molécula le sirve de alimento al vegetal y a otros seres vivos.

Así se forma, también, el oxígeno que pasa hacia la atmósfera.

clorofila
6CO2 +6H2O + Energía—————-> glucosa + 6O2

Ribosomas: son pequeños corpúsculos, que se encuentran libres en el citoplasma, como gránulos independientes, o formando grupos, constituyendo polirribosomas. También, pueden estar asociados a la pared externa de otro organelo celular, llamado retículo endoplasmático rugoso. En los ribosomas tiene lugar la síntesis de proteínas, cuyo fin es construir el cuerpo celular, regular ciertas actividades metabólicas, etcétera.

Retículo endoplasmático: corresponde a un conjunto de canales y sacos aplanados, que ocupan una gran porción del citoplasma.

Están formados por membranas muy delgadas y comunican el núcleo celular con el medio extracelular -o medio externo-.

Existen dos tipos de retículo. Uno es el llamado rugoso, en la superficie externa de su membrana van adosados ribosomas.

Su función consiste en transportar proteínas que fueron sintetizadas por los ribosomas y, además, algunas proteínas que forman parte de ciertas membranas de distintas estructuras de la célula.

El otro tipo es el liso. Carece de ribosomas y está asociado a ciertas reacciones relacionadas con la producción de sustancias de naturaleza lipídica (lípidos o grasas).

Aparato de Golgi: está delimitado por una sola membrana y formado por una serie de sacos membranosos aplanados y apilados uno sobre otro. Alrededor de estos sacos, hay una serie de bolsitas membranosas llamadas vesículas. El aparato de Golgi existe en las células vegetales -dictiosoma- y animales. Actúa muy estrechamente con el retículo endoplasmático rugoso.Es el encargado de distribuir las proteínas fabricadas en este último, ya sea dentro o fuera de la célula. Además, adiciona cierta señal química a las proteínas, que determina el destino final de éstas.

Lisosomas: es un organelo pequeño, de forma esférica y rodeado por una sola membrana. En su interior, contiene ciertas sustancias químicas llamadas enzimas -que permiten sintetizar o degradar otras sustancias-. Los lisosomas están directamente asociados a los procesos de digestión intracelular. Esto significa que, gracias a las enzimas que están en el interior, se puede degradar proteínas, lípidos, hidratos de carbono, etcétera. En condiciones normales, los lisosomas degradan membranas y organelos, que han dejado de funcionar en la célula.

Centríolos: están presentes en las células animales. En la gran mayoría de las células vegetales no existen. Conformados por un grupo de nueve túbulos ordenados en círculos, participan directamente en el proceso de división o reproducción celular, llamadomitosis.

Vacuolas: son vesículas o bolsas membranosas, presentes en la célula animal y vegetal; en ésta última son más numerosas y más grandes. Su función es la de almacenar -temporalmente- alimentos, agua, desechos y otros materiales.

El núcleo

Es fundamental aclarar que existen células que tienen un núcleo bien definido y separado del citoplasma, a través de una membrana llamada membrana doble nuclear o carioteca. A estas células con núcleo verdadero, se les denomina células eucariontes.

Hay otras células -en las bacterias y en ciertas algas unicelulares- que no tienen un núcleo definido ni determinado por una membrana. Esto indica que los componentes nucleares están mezclados con el citoplasma. Este tipo de células se denominan procariontes.

En la célula eucarionte el núcleo se caracteriza por:

Ser voluminoso.

Ocupar una posición central en la célula.

Estar delimitado por la membrana carioteca. Ésta presenta poros definidos, que permiten el intercambio de moléculas entre el núcleo y el citoplasma.

En el interior del núcleo se pueden encontrar:

Núcleo plasma o jugo nuclear.

Nucléolo: cuerpo esférico, formado por proteínas, ácido desoxi-ribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN), ambos compuestos orgánicos.

El nucléolo tiene la información para fabricar las proteínas.

Material genético: está organizado en verdaderas hebras llamadas cromatinas, formadas por ADN. Cuando la célula se reproduce, la cromatina se condensa y forma unas estructuras llamadas cromosomas, donde está contenida toda la información genética propia de cada ser vivo.

La función del núcleo es dirigir la actividad celular, es decir, regula el funcionamiento de todos los organelos celulares.

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