Célula
En biología, la célula es la unidad más esencial que tiene todo ser vivo. Es además la estructura funcional fundamental de la materia viva según niveles de organización biológica, capaz de vivir independientemente como entidad unicelular, o bien, formar parte de una organización mayor, como un organismo pluricelular. La célula presenta dos modelos básicos: procarionte y eucarionte. Su organización general comprende: membrana plasmática, citoplasma y genoma.
La teoría celular es la base sobre la que se sustenta gran parte de la biologia. Si excluimos los virus, todos los seres vivos que forman los reinos biológicos están formados por células.
El concepto de célula como unidad funcional de los organismos surgió en los años 1830 y 1880. Las investigaciones se vieron retrasadas por el poco avance de los microscopios ópticos. En los años 30 se dudaba sobre lo que contenia la célula, por eso Schaum y Swan establecen los postulados de la teoría celular, que dice que la célula es una unidad atómica, unidad morfológica o unidad de origen (porque si una célula es dividida, ninguna de las partes podrían sobrevivir solas). En 1952 se la denomina Unidad Patólogica.
La teoría celular es la base sobre la que se sustenta gran parte de la biologia. Si excluimos los virus, todos los seres vivos que forman los reinos biológicos están formados por células.
El concepto de célula como unidad funcional de los organismos surgió en los años 1830 y 1880. Las investigaciones se vieron retrasadas por el poco avance de los microscopios ópticos. En los años 30 se dudaba sobre lo que contenia la célula, por eso Schaum y Swan establecen los postulados de la teoría celular, que dice que la célula es una unidad atómica, unidad morfológica o unidad de origen (porque si una célula es dividida, ninguna de las partes podrían sobrevivir solas). En 1952 se la denomina Unidad Patólogica.
Características de las células
Individualidad: Todas las células están rodeadas de una membrana plasmática que las separa y comunica con el exterior, que controla los movimientos celulares y que mantiene el potencial eléctrico de la célula. Algunas células como las bacterias y las células vegetales poseen una pared celular que rodea a la membrana plasmática.
Contienen un medio hidrosalino, el citoplasma, que forma la mayor parte del volumen celular y en el que están inmersos los orgánulos celulares.
Autogobierno: poseen ADN, el material hereditario de los genes y que contiene las instrucciones para el funcionamiento celular.
ARN, que expresa la información contenida en el ADN.
Enzimas y otras proteínas que ponen en funcionamiento la maquinaria celular.
Una gran variedad de otras biomoléculas.
Características diferenciales y funcionales de las células
Las células vivas son un sistema bioquímico complejo. Las características que permiten diferenciar las células de los sistemas químicos no vivos son:
Autoalimentación o nutrición. Las células toman sustancias del medio, las transforman de una forma a otra, liberan energía y eliminan productos de desecho, mediante el metabolismo.
Autorreplicación o crecimiento. Las células son capaces de dirigir su propia síntesis. A consecuencia de los procesos nutricionales, una célula crece y se divide, formando dos células, en una célula idéntica a la célula original, mediante la división celular.
Diferenciación. Muchas células pueden sufrir cambios de forma o función en un proceso llamado diferenciación celular. Cuando una célula se diferencia, se forman algunas sustancias o estructuras que no estaban previamente formadas y otras que lo estaban dejan de formarse. La diferenciación es a menudo parte del ciclo de vida celular en que las células forman estructuras especializadas relacionadas con la reproducción, la dispersión o la supervivencia.
Señalización química. Las células responden a estímulos químicos y físicos tanto del medio externo como de su interior y, en el caso de células móviles, hacia determinados estímulos ambientales o en dirección opuesta mediante un proceso que se denomina síntesis. Además, con frecuencia las células pueden interaccionar o comunicar con otras células, generalmente por medio de señales o mensajeros químicos, como hormonas, neurotransmisores, factores de crecimiento... en seres pluricelulares en complicados procesos de comunicación celular y transducción de señales.
Evolución. A diferencia de las estructuras inanimadas, los organismos unicelulares y pluricelulares evolucionan. Esto significa que hay cambios hereditarios (que ocurren a baja frecuencia en todas las células de modo regular) que pueden influir en la adaptación global de la célula o del organismo superior de modo positivo o negativo. El resultado de la evolución es la selección de aquellos organismos mejor adaptados a vivir en un medio particular.
Clasificación
Las células procariotas son estructuralmente simples. Conformaron los primeros organismos del tipo unicelular. Las células procariotas tienen el material genético concentrado en la región central del citoplasma, pero sin una membrana protectora que defina un núcleo. La célula no tiene orgánulos –a excepción de ribosomas- ni estructuras especializadas. Como no poseen mitocondrias, los procariotas obtienen energía del medio mediante reacciones de glucólisis en los mesosomas o en el citosol. Sus mayores representantes son las bacterias.
Las células eucariotas son más complejas que las procariotas. Surgieron de las células procariontes. Tienen mayor tamaño y su organización es más compleja, con presencia de orgánulos, lo que permite la especialización de funciones. El ADN está contenido en un núcleo permeable con doble membrana atravesado por poros. A este grupo pertenecen protozoos, hongos, plantas y animales.
Estructura de una célula eucariota
- Las células eucariotas están formadas por diferentes estructuras y orgánulos que desarrollan diversas funciones como son:
Membrana citoplasmática. Aisla la célula del exterior y regula la entrada y salida de compuestos.
Citoplasma. Medio hidrosalino que constituye la mayor parte del contenido la célula.
Citoesqueleto. Entramado interno que da soporte estructural a la célula.
Núcleo celular. Contiene la mayor parte del material genético celular (ADN), organizado en cromosomas.- Nucleolo. Su función principal es la producción y ensamblaje de ribosomas.
- Ribosomas. Realizan la síntesis de proteínas a partir de la información genética que llega del núcleo en forma de ARN mensajero.
- Retículo endoplasmático rugoso. Conjunto de membranas que reciben las proteínas que producen los ribosomas adosados a sus membranas y participan en el transporte intracelular.
- Retículo endoplasmático liso. Conjunto de membranas que realizan varios procesos metabílicos, incluyendo la síntesis de lípidos: triglicéridos, fosfolípidos y esteroides, participan en el transporte intracelular, y no contienen ribosomas.
Aparato de Golgi. Sintetiza o transforma compuestos previamente sintetizados (carbohidratos, proteínas), ensambla lisosomas y participa en el embalaje y transporte intracelular.
Mitocondrias. Encargadas de la producción de energía.
Vacuolas. Almacenan alimentos o productos de desecho y participan en la homeostasis.
Vesículas. Almacenan, transportan o digieren productos y residuos celulares.
Lisosomas. Contienen enzimas que digieren materiales de origen externo o interno que llegan a ellos.
Centriolo (solo en la célula animal). Estructuras tubulares que ayudan a la separación de los cromosomas durante la división celular.
Cloroplastos (solo en la célula vegetal y de las algas). Realizan la fotosíntesis.
Cromoplastos (solo en la célula vegetal y de las algas). Sintetizan y almacenan pigmentos.
Pared celular (solo en la célula vegetal, de algas, hongos y protistas). Capa exterior a la membrana citoplasmática que protege a la célula y le da rigided
Diferencias entre las células animales y vegetales
Célula animal
No tiene pared celular (membrana celulósica) y presenta diversas formas de acuerdo con su función.
No tiene plastos a diferencia de las células vegetales
Puede tener vacuolas pero no son muy grandes.
Presenta centríolos: Agregado de microtúbulos cilíndricos que forman los cilios y los flagelos y facilitan la división celular en células animales..
Célula vegetal
Presentan una pared celular, más dura que una membrana plasmática normal (al estar compuesta principalmente de celulosa) y da mayor consistencia a la célula.
Disponen de plastos: cloroplastos (orgánulo capaz de realizar la fotosíntesis), cromoplastos, leucoplastos (orgánulos que acumulan el almidón fabricado en la fotosíntesis)...
Vacuolas de gran tamaño: Acumulan sustancias de reserva o de desecho producidas por la célula.
Funciones de las células
Todas las células realizan tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción. Otras funciones o derivadas de estas serian:
Irritabilidad: es la capacidad del protoplasma para responder a un estímulo. Es más notable en las neuronas y desaparece con la muerte celular.
Conductividad: es la generación de una onda de excitación (impulso eléctrico) a toda la célula a partir del punto de estimulación. Esta y la irritabilidad son las propiedades fisiológicas más importantes de las neuronas.
Contractilidad: es la capacidad de una célula para cambiar de forma, generalmente por acortamiento. Está muy desarrollada en las células musculares.
Absorción: es la capacidad de las células para captar sustancias del medio.- Secreción: es el proceso por medio del cual la célula expulsa materiales útiles como una enzima digestiva o una hormona.
- Excreción: es la eliminación de los productos de desecho del metabolismo celular.
Tamaño, forma y función de las células
Tamaño: Las mayoría de las células son microscópicas, es decir, no son observables a simple vista sino al microscopio. A pesar de ser muy pequeñas (un milímetro cúbico de sangre puede contener unos cinco millones de células), el tamaño de las células es extremadamente variable. Existen bacterias con 1 y 2 micras de longitud. Las células humanas son muy variables: hematíes de 7 micras, hepatocitos con 20 micras, espermatozoides de 53 micras y óvulos de 150 micras. En las células vegetales los granos de polen pueden llegar a medir de 200 a 300 micras y algunos huevos de aves pueden alcanzar entre 1 (codorniz) y 7 centímetros (avestruz) de diámetro. Para la viabilidad de la célula y su correcto funcionamiento siempre se debe tener en cuenta la relación superficie-volumen. Puede aumentar considerablemente el volumen de la célula y no así su superficie de intercambio de membrana lo que dificultaría el nivel y regulación de los intercambios de sustancias vitales para la célula. También es importante la relación entre volumen citoplasmático y volumen nuclear. El mismo número de cromosomas no puede controlar un aumento de volumen desproporcionado, puesto que no regularía ni controlaría adecuadamente las funciones de toda la célula.
Forma y función: Las células presentan una gran variabilidad de formas, e incluso, algunas no ofrecen una forma fija. Pueden ser: fusiformes (forma de huso), estrelladas, prismáticas, aplanadas, elípticas, globosas o redondeadas, etc. Algunas tienen una pared rígida y otras no, lo que les permite deformar la membrana y emitir prolongaciones citoplasmáticas (pseudópodos) para desplazarse o conseguir alimento. Hay células libres que no muestran esas estructuras de desplazamiento pero poseen cilios o flagelos que son estructuras derivadas de un orgánulo celular (centriolo) que dota a estas células de movimiento.
La función que realice la célula determina su forma, por lo que encontramos diferentes tipos de células:
- Células contráctiles que suelen ser alargadas, como las células musculares.
- Células con finas prolongaciones, como las neuronas que transmiten el impulso nervioso.
- Células con microvellosidades o con pliegues, como las del intestino para ampliar la superficie de contacto y de intercambio de sustancias.
- Células cúbicas, prismáticas o aplanadas como las epiteliales que recubren superficies como las losas de un pavimento.
El calor en la célula
Todo ser vivo y cada una de sus células presentan una determinada temperatura a la cual pueden realizar sus actividades. Los cambios de temperatura detienen o aumentan la actividad celular. En general, una ligera elevación de temperatura activa el trabajo del protoplasma; por el contrario, un descenso inactiva la célula.
Experiencias realizadas con los protozoarios indican que a una temperatura de 25 ºC su actividad es normal; a 30 ºC la actividad y los movimientos son más rápidos; al sobrepasar esta temperatura las funciones son desordenadas y la célula puede morir.
La reacción de los seres ante la temperatura se llama termotaxismo, y es positiva si el ser se desplaza en busca de calor o negativa si se aleja de él.
Origen de las células
La comunidad científica cree que todos los organismos que viven sobre la Tierra, proceden de una única célula primitiva nacida hace varios miles de millones de años. Las similitudes entre todos los seres vivos parecen tan acusados que no lo explica de otra manera.
Las células vivas surgieron probablemente en la Tierra gracias a la agregación espontánea de moléculas, hace aproximadamente 3500 millones de años. Conociendo los organismos actuales y las moléculas que contienen, parece que debieron producirse por lo menos tres etapas antes de que surgiera la primera célula:
Debieron formarse polímeros de ARN capaces de dirigir su propia replicación a través de interacciones de apareamiento de bases complementarias.
Debieron desarrollarse mecanismos mediante los cuales una molécula de ARN pudiera dirigir la síntesis de una proteína.
Tuvo que ensamblarse una membrana lipídica para rodear a la mezcla autoreplicante de ARN y moléculas proteicas. En alguna fase posterior del proceso evolutivo, el ADN ocupó el lugar del ARN como material hereditario..
Hace unos 1.500 millones de años se produjo la transición desde células pequeñas con una estructura interna relativamente sencilla (células procariotas), hasta células más grandes, más complejas como las que componen los animales y las plantas (células eucariotas).
