Estructura celular
La célula
es la unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Todos
los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que
ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. Algunos organismos
microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas, mientras
que los animales y plantas están formados por muchos millones de células
organizadas en tejidos y órganos. Aunque los virus y los extractos acelulares realizan
muchas de las funciones propias de la célula viva, carecen de vida
independiente, capacidad de crecimiento y reproducción propios de las células
y, por tanto, no se consideran seres vivos.
La biología estudia las células en función de su
constitución molecular y la forma en que cooperan entre sí para constituir
organismos muy complejos, como el ser humano. Para poder comprender cómo
funciona el cuerpo humano sano, cómo se desarrolla y envejece y qué falla en
caso de enfermedad, es imprescindible conocer las células que lo constituyen.
- Células
procarionetes
- El
núcleo: que contiene las instrucciones para el funcionamiento celular
y la herencia genética en forma de ADN. El material genético se encuentra
dentro de él en forma de cromatina.
- Es
en el núcleo donde se llevan a cabo procesos tan importantes como la
replicación del ADN.
- En
su interior, se encuentra una estructura más pequeña
llamada nucléolo. A su vez, el núcleo se encuentra protegido por
una envoltura nuclear, formada por dos membranas concéntricas
perforadas por poros nucleares, a través de las cuales se produce el
transporte de moléculas entre el núcleo y el citoplasma. El lugar donde se
encuentra el resto de los componentes nucleares se denomina nucleoplasma.
- Las
mitocondrias: que son las responsables de la respiración celular, con
la que la célula obtiene la energía necesaria para sobrevivir. Posee dos
membranas separadas, la externa que no se pliega, y la
interna que se pliega para formas unas proyecciones llamadas crestas
mitocondriales.
- En
las crestas ocurren algunas reacciones químicas que liberan la energía de
los alimentos. Las células que trabajan continuamente, como las del
músculo cardíaco, tienen miles de mitocondrias.
- El
retículo endoplasmático: que corresponde a un sistema de membranas
que se extiende a través del citoplasma, desde la membrana nuclear hasta
la membrana celular. Las membranas del retículo endoplasmático proveen
vías para el movimiento de materiales a través de la célula.
- Algunas
de las membranas del retículo endoplasmático tienen una apariencia rugosa,
debido a la presencia de los ribosomas, denominándose retículo
endoplasmático rugoso.
- Las
membranas del retículo endoplasmático que no tienen ribosomas, reciben el
nombre de retículo endoplasmático liso, y algunos tipos de lípido se
forman en sus membranas.
- Los
ribosomas: que corresponden a los organelos donde se sintetizan las
proteínas. Las proteínas que se forman en el retículo endoplasmático
rugoso pueden transportarse por la célula, hasta pasar por la membrana
celular y ser liberadas fuera de la célula
- También
es posible encontrar ribosomas libres en el citoplasma, en los cuales, las
proteínas que se forman en ellos pasan directamente al citoplasma.
- El
aparato de Golgi: se parece a una distribución de sacos vacíos. Estos
sacos están formados por membranas. Es en este organelo donde los
materiales se preparan para ser liberados desde la célula hacia el espacio
intercelular, mediante el proceso de secreción.
- Las
proteínas y los lípidos que se sintetizan en el retículo endoplasmático
llegan al aparato de Golgi para ser concentradas, quitándoles el exceso de
agua, y los productos se empaquetan en una vesícula y se mueven
hacia la membrana celular donde se liberan.
- Las
vacuolas: son estructuras llenas de fluido que contienen varias
sustancias. Generalmente, son más pequeñas en las células animales que en
las vegetales, y su principal función es la de almacenar sustancias.
- En
los organismos unicelulares, tienen además, otras funciones más
especializadas, como la de digerir alimentos, bombear y retirar el exceso
de agua o de materiales de desecho del interior de la célula.
- Los
lisosomas: contienen enzimas digestivas que facilitan el rompimiento
de moléculas de gran tamaño, tales como el almidón, los lípidos y las
proteínas. Además, son capaces de digerir las partículas extrañas que
entran a la célula, como por ejemplo, bacterias, y destruir partes
gastadas de las células, cuyos productos se pueden volver a utilizar.
- En
algunos casos, la membrana que rodea al lisosoma puede romperse, lo que
hace que la célula se digiera a sí misma.
- Los
microfilamentos: corresponden a fibras muy finas que están hechas de
proteínas. Con frecuencias se encuentran en hojas o agrupaciones, debajo
de la membrana celular. Son los encargados de producir el flujo
citoplasmático y, en esta forma, permiten el movimiento de las sustancias
dentro de la célula.
- En
el caso de los organismos unicelulares, este flujo, permite que se muevan
de un sitio a otro.
- Los
microtúbulos: son estructuras huecas, en forma de tubo, compuestas de
proteínas. Su disposición ayuda a dar forma a las células, y se asocian
con la habilidad de la célula para moverse de un sitio a otro.
Composición
química
En los
organismos vivos no hay nada que contradiga las leyes de la química y la
física. La química de los seres vivos, objeto de estudio de la bioquímica, está
dominada por compuestos de carbono y se caracteriza por reacciones acaecidas en
solución acuosa y en un intervalo de temperaturas pequeño. La química de los
organismos vivientes es muy compleja, más que la de cualquier otro sistema
químico conocido. Está dominada y coordinada por polímeros de gran
tamaño, moléculas formadas por encadenamiento de subunidades químicas; las
propiedades únicas de estos compuestos permiten a células y organismos crecer y
reproducirse. Los tipos principales de macromoléculas son las proteínas, formadas por cadenas lineales de
aminoácidos; los ácidos nucleicos, ADN
y ARN, formados por bases nucleotídicas, y los polisacáridos, formados por
subunidades de azúcares.
Un organismo puede estar constituido por una o
muchas células. De acuerdo con esto, podemos encontrar dos clases de
organismos:
Organismos unicelulares, como el paramecio o la
ameba. Están formados solo por una célula que realiza todas las funciones para
su supervivencia. A veces, varios organismos unicelulares viven juntos formando
grupos llamados colonias. En ellas, cada célula sigue realizando todas las
funciones de un ser vivo y mantiene la capacidad de vivir en forma
independiente. Ej., bacterias, levaduras, amebas, paramecios, entre
otros.
Organismos multicelulares, como las plantas y
animales. Están formados por muchísimas células, que no pueden sobrevivir aisladas.
Cada una realiza una tarea concreta y todas trabajan conjuntamente para
conseguir que el organismo sobreviva. Las personas somos seres multicelulares.
2- Estructura básica de la célula
Las células pueden tener formas y tamaños muy
distintos; sin embargo, todas presentan tres partes que son comunes y
fundamentales:
- La membrana: Es una cubierta que rodea la
célula y la separa del exterior.
- El núcleo: Es la parte que controla el
funcionamiento de la célula. Tiene forma redondeada y se encuentra dentro del
citoplasma.
- El citoplasma: Es un material gelatinoso.
Es la parte que queda entre la membrana y el núcleo. Está formado por
agua con numerosas sustancias disueltas. Además en él encontramos diversos
orgánulos, que son distintas partes de la célula, cada una con una función.
2.- ¿Qué características tiene la célula?
A partir de la teoría celular, también es posible
llegar a dos conclusiones fundamentales sobre la célula.
- En primer lugar, las célula están vivas, y sus
características y las necesidades de un organismo realmente van a representar
las características y necesidades de las células que forman dicho organismo.
En base a lo anterior, es que los citólogos han
descubierto que las células son muy similares, a pesar de la diversidad de
formas que es posible encontrar.
- Todas están hechas de moléculas formadas por
carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre.
Estos elementos también son parte de la materia no
viva, pero las células se diferencian de ellos por la forma en que se
organizan, por tener límites que las separan del medio y por su capacidad para
regular sus propias actividades.
La presencia de un límite se debe a que poseen
una membrana plasmática, formada de una doble capa o también
denominada bicapa de fosfolípidos y diferentes tipos de
proteínas. Además, pueden tener cadenas de carbohidratos,
denominadas oligosacáridos unidas a proteínas o carbohidratos unidos
a lípidos, lo que se conoce como glicolípidos.
Las células poseen un material semi-líquido en su
interior, denominado citoplasma, y un material genético que se
transmite de generación en generación mediante moléculas de ADN y ARN que
contienen la información para la síntesis de proteínas.
¿Qué tipos de células hay?
La principal clasificación que se le puede dar a
las células, es en base a la presencia o ausencia de estructuras internas
rodeadas por su propia membrana y suspendidas en el citoplasma,
llamadas organelos celulares.
Las células que no presentan núcleo ni organelos,
se denominan procariotas o procariontes. Las bacterias presentan células
de este tipo.
La célula procariota no posee núcleo, por lo tanto,
el material genético se encuentra distribuido en el citoplasma. El ADN en
este tipo de células está formado por una sola molécula circular.
Además, posee una pared celular, que
corresponde a una envoltura rígida compuesta por polisacáridos y proteínas.
Bajo la pared celular, se encuentra la membrana plasmática, que regula la
entrada y salida de sustancia, y que a veces se pliega,
formando mesosomas, que participan en procesos metabólicos.
También, hay presentes ribosomas que
participan en la fabricación de proteínas, y en algunos casos flagelos,
que les permiten desplazarse y fimbrias que son estructuras cortas
para fijarse.
2. Células eucariontes
Las células con núcleo y que poseen organelos, se denominan eucariotas
o eucariontes. Corresponden a organismos que poseen este tipo de células, las
amebas, los paramecios, las levaduras, los hongos, las plantas y los animales.
La célula eucarionte, se clasifican en animales y
vegetales, pero todas contienen los siguientes organelos:
Los cilios y los flagelos que poseen
algunas células se deben a los microtúbulos.
Organelos específicos:
En las células animales es posible
encontrar organelos, llamados centriolos, que no están presentes en las
células vegetales, que intervienen en la división celular y en el movimiento de
la célula.
En las células vegetales, por otro lado, hay
organelos que no están presentes en la célula animal, tales como:
- La vacuola central, que es grande y puede ocupar
casi todo el espacio y empujar el citoplasma contra la membrana celular, pues,
almacena una gran cantidad de sustancias, tales como, azúcares, minerales y
proteínas, que frecuentemente están disueltas en agua.
- La pared celular, que es tal vez, la
característica más distintiva de las células vegetales de plantas y hongos,
dado que, le confiere la forma a la célula, cubriéndola, y dándole la textura a
cada tejido, siendo el componente que le otorga protección y sostén a la
planta. Está compuesta principalmente de celulosa.
- Los peroxisomas, que tienen enzimas y llevan a
cabo funciones similares a los lisosomas.
- Los cloroplastos, que son organelos rodeados por
dos membranas, que atrapan la energía derivada de la luz solar y la convierten
en energía química mediante la fotosíntesis, utilizando dicha energía para
sintetizar azúcares a partir del dióxido de carbono.
Las plantas, algas y algunos protistas son los
únicos organismos que poseen cloroplastos, y al igual que las mitocondrias,
estos organelos poseen ADN y se dividen independientemente de la célula.
¿Qué procesos se realizan en la célula?
En la célula se llevan a cabo, tres procesos que
están íntimamente relacionados con su funcionamiento y crecimiento; la
nutrición celular, la relación celular y la reproducción celular.
La nutrición celular engloba los procesos
destinados a proporcionar a la célula energía para poder realizar todas sus
funciones y actividades, y materia orgánica para crecer y renovarse.
Es posible distinguir dos tipos de nutrición:
la nutrición heterótrofa, que es realizada por los animales; y
la nutrición autótrofa, que se produce en células vegetales.
a) En la nutrición heterótrofa, la membrana de la
célula permite el paso de algunas sustancias que ella necesita, y para ello,
puede incorporar partículas de mayor tamaño a través del proceso de
fagocitosis, para posteriormente utilizarlas en el metabolismo celular.
b) En la nutrición autótrofa, la célula atrapa la
energía de la luz del Sol, para luego, incorporar agua, dióxido de carbono y
sales minerales, y fabricar sus propios alimentos en el proceso
llamado fotosíntesis. Una vez que estas sustancias son fabricadas, se
utilizan en el metabolismo celular.
- El metabolismo celular corresponde al
conjunto de reacciones químicas que ocurren en la célula con la finalidad de
obtener energía y moléculas para crecer e ir renovándose.
- La respiración celular es una de las
vías principales del metabolismo, gracias a la cual la célula obtiene energía
en forma de ATP. Tiene lugar, en las mitocondrias.
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PROCARIOTAS
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EUCARIOTAS
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ADN localizado en una
región: Nucleoide, no rodeada por una membrana.
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Núcleo rodeado por una membrana.
Material genético fragmentado en cromosomas formados por ADN y
proteínas.
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Células pequeñas 1-10 µm
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Por lo general células grandes,
(10-100 µm), Algunos son microbios, la mayoría son organismos grandes.
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División celular directa,
principalmente por fisión binaria. No hay centríolos, huso mitótico ni
microtúbulos.
Sistemas sexuales escasos, si
existe intercambio sexual se da por transferencia de un donador a un
receptor. |
División celular por mitosis,
presenta huso mitótico, o alguna forma de ordenación de microtúbulos.
Sistemas sexuales frecuentes.
Alternancia de fases haploides y diploides mediante Meiosis y
Fecundación |
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Escasas formas multicelulares
Ausencia de desarrollo de tejidos |
Los organismos multicelulares
muestran desarrollo de tejidos
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Formas anaerobias estrictas,
facultativas, microarerofílicas y aerobias
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Casi exclusivamente aerobias
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Ausencia de mitocondrias: las
enzimas para la oxidación de moléculas orgánicas están ligadas a las
membranas
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Las enzimas están en las
mitocondrias
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Flagelos simples formados por la
proteína flagelina
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Flagelos compuestos, (9+2)
formados por tubulina y otras proteínas
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En especies fotosintéticas, las
enzimas necesarias están ligadas a las membranas. Exitencia de fotosíntesis
aerobia y anaerobia, con productos finales como azufre, sulfato y Oxígeno
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Las enzimas para la fotosíntesis
se empaquetan en los cloroplastos.
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