LA CELULA

Célula:

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.

Características generales de las células:
Hay células de formas y tamaños muy variados. Algunas de las células bacterianas más pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de una micra o µm (1 µm es igual a una millonésima de metro) de longitud. En el extremo opuesto se encuentran las células nerviosas, corpúsculos de forma compleja con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios metros de longitud (las del cuello de la jirafa constituyen un ejemplo espectacular). Casi todas las células vegetales tienen entre 20 y 30 µm de longitud, forma poligonal y pared celular rígida. Las células de los tejidos animales suelen ser compactas, entre 10 y 20 µm de diámetro y con una membrana superficial deformable y casi siempre muy plegada.

Pese a las muchas diferencias de aspecto y función, todas las células están envueltas en una membrana -llamada membrana plasmática- que encierra una sustancia rica en agua llamada citoplasma. En el interior de las células tienen lugar numerosas reacciones químicas que les permiten crecer, producir energía y eliminar residuos. Todas las células contienen información hereditaria codificada en moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN); esta información dirige la actividad de la célula y asegura la reproducción y el paso de los caracteres a la descendencia.

Las principales partes de la célula son:

1.            Núcleo

2.            Citoplasma

3.            Membrana celular

NÚCLEO:

El núcleo es la estructura más destacada de la célula eucarionte, tanto por su morfología como por sus funciones,  está rodeado por una membrana, es esférico. Su tamaño es variable (5 a 10 mm) al igual que su ubicación siendo en la mayoría de los tipos celulares central. Dentro del núcleo, las moléculas de ADN y proteínas están organizadas en cromosomas que suelen aparecer dispuestos en pares idénticos. Los cromosomas están muy retorcidos y enmarañados y es difícil identificarlos por separado.

Tiene tres funciones primarias: todas ellas relacionadas con su contenido de ADN:

1.    Almacenar la información genética en el ADN.

2.    Recuperar la información almacenada en el ADN en la forma de ARN.

3.    Ejecutar, dirigir y regular las actividades citoplasmáticas, a través del producto de la expresión de los genes: las proteínas.

En el núcleo se localizan los procesos a través de los cuales se llevan a cabo dichas funciones. Estos procesos son:

1.    La duplicación del ADN y su ensamblado con proteínas (histonas) para formar la cromatina.

2.    La transcripción de los genes a ARN y el procesamiento de éstos a sus formas maduras,  muchas   de las cuales son transportadas al citoplasma para su traducción

3.    La regulación de la expresión genética.

ESTRUCTURA DEL NÚCLEO 

Está rodeado de una membrana, que con­tiene en su interior un cuerpo redondeado que es el nucléolo, una sustancia irregular, la cromatina y un líquido transparente, el jugo nuclear o Cariolinfa.

MEMBRANA NUCLEAR: consta de una parte interna, en contacto con la cromatina y el jugo nuclear, y de una parte exter­na que se halla en continuidad con el SRE (sistema retícu­lo endoplásmico) y está tachonada de RIBOSOMAS, y perfo­rada por unos orificios octogonales llamados POROS NUCLEARES, cuya misión es el intercambio de moléculas grandes como el ARN y proteínas.

JUGO NUCLEAR: es una solución coloidal semilíquida de proteínas que favorecen el desplazamiento de los ARNm y ARNs y de los filamentos cromatínicos (ADN activos)

CROMATINA: se le llama a la sustancia tingible (que se pue­de teñir) del núcleo. Está formada en su mayor parte por ADN y proteínas; contiene la información genética de los individuos.

Al microscopio electrónico se observaron dos partes: la Heterocromatina o cromatina condensada, que es el ADN espirilizado (no funcionante) y la Eurocromatina, que corresponde a las sustancias claras, que es el ADN desespirilizado (activo) (fibras   cromatí­nicas) Se observaron también Gránulos intercromatínicos formados por ARN, y fibrillas pericromatínicas, que son ARN mensa­jeros y transmisores.

NUCLEOLO:

El nucléolo aparece como una estructura simple carente de componente membranoso, es un aglomerado de fibras de cromatina de distintos cromosomas.

En  él se diferencian dos regiones: una granulosa forma­da por ARN mensajeros y otra parte fibrosa formada por fi­lamentos en forma de anillos (ARN) y en el centro de estos anillos, el ADN que está realizando la síntesis del ARN

El tamaño del nucléolo varía entre células y en la misma célula según su actividad, pues si bien la velocidad de transcripción puede acelerarse, el ensamblado de las subunidades ribosomales requiere de un tiempo más o menos constante; es por ello que en los nucléolos grandes observamos mayor proporción de componente granular.

LOS CENTRIOLOS

Los centriolos son dos pequeños cuerpos huecos y cilíndricos de color oscuro. Se ubican próximos al núcleo y están presentes en las células de animales y en las de algunos vegetales inferiores. Aparentemente desempeñan un papel de mucha importancia durante la división celular en la que físicamente ocupan posiciones perpendiculares entre sí pero en polos opuestos de la célula. Al conjunto de centriolos se les denomina diplosoma.

Durante el proceso de división de la célula, los centriolos se desplazan hasta colocarse a lados opuestos de la célula, es entonces cuando de cada uno surge un racimo de filamentos radiales al que se le denomina áster. Posteriormente, se forma un huso entre ambos centriolos por medio de los filamentos. Estos filamentos están compuestos de proteína y por cantidades mínimas de ácido ribonucleico. Los cromosomas se adhieren a estos filamentos por el centrómero y entonces son empujadas unas a un lado de la célula, y otras al lado contrario.

La función principal de los centriolos  es la formación y organización de los filamentos que constituyen el huso acromático cuando ocurre la división del núcleo celular.

El CITOPLASMA

El citoplasma consiste en una estructura celular cuya apariencia es viscosa. Se encuentra localizada dentro de la membrana plasmática pero fuera del núcleo de la célula. Hasta el 85% del citoplasma está conformado por agua, proteínas, lípidos, carbohidratos, ARN, sales minerales y otros productos del metabolismo. Además en su interior están localizados ciertos orgánulos como: mitocondrias, plastidios, lisosomas, ribosomas, centrosomas, esferosomas, microsomas, diferenciaciones fibrilares y las inclusiones.

Al citoplasma también se le conoce como la matriz citoplasmática, y su apariencia es la de sustancia viscosa.

Entre los orgánulos localizados en el citoplasma podemos citar:

1.    Ribosomas: Intervienen en la síntesis de proteína.

2.    Retículo endoplasmático rugoso: Intervienen en la síntesis de proteína.

3.    Retículo endoplasmático liso: Intervienen en la síntesis de hormonas, transporte de   sustancias, entre otras.

4.    Mitocondrias: Intervienen en la respiración celular.

5.    Lisosomas: Intervienen en la digestión celular.

6.    Aparato de Golgi.

7.    Vacuolas.

8.    Cloroplasto: Intervienen en la fotosíntesis

En el citoplasma, que también se conoce como matriz citoplasmática, se puede observar el ectoplasma, cuya localización se encuentra próxima a la membrana plasmática y el endoplasma, cuya apariencia es granular, y se encuentra ubicado en las cercanías del núcleo.

Plastidios: Son organulos celulares eucarióticos, propios de las plantas y algas. 

Centrosomas: es un orgánulo celular que no está rodeado por una membrana; consiste en dos centríolos apareados, embebidos en un conjunto de agregados proteicos que los rodean y que se denomina “material pericentriolar” 

Esferosomas: Cuerpos esféricos en el citoplasma los cuales contienen sobre todo Iípidos. Se piensa que la membrana limitante está ausente o consiste de una unidad de membrana o de la mitad de una unidad de membrana.

Microsomas: Partícula muy pequeña que está presente en el protoplasma de las células. Los ribosomas y los lisosomas son microsomas. 

LA MEMBRANA PLASMÁTICA:

La membrana plasmática es una cubierta que posee la célula. Se caracteriza por ser delicada y elástica siendo parte integral y funcional de la célula. Su principal función consiste en regular el contenido de la célula. Puede hacer esto porque tanto los nutrientes que debe consumir la célula como los desechos de la misma deben atravesar esta membrana. En ese sentido, permite el paso de ciertas sustancias a la célula pero impide el paso de otras. Para hacer esta selección la membrana se basa principalmente en el tamaño de sus poros, que permitirá pasar sólo ciertas moléculas de menor tamaño que las aberturas en la membrana. Sin embargo, también existen otros criterios tales como la solubilidad de la partícula en lípidos, la carga eléctrica de la partícula, etc., que determinarán si la sustancia atravesará la membrana.

La membrana plasmática se encuentra constituida por dos capas lípidas, estando ubicadas en el centro otras dos capas fosfolípidas, con un espesor de tan solo una molécula. Los extremos de estas capas repelen el agua.

Cuando se observa la membrana plasmática a través de micrografías, es posible observar una estructura densa-clara-densa. Básicamente, todas las células existentes parecen mostrar esta estructura de tres capas.

Todas las células vegetales (por supuesto, se exceptúan las células animales) presentan una pared celular gruesa de celulosa que se encuentra rodeando la zona más exterior de la membrana plasmática. Estas paredes celulares constituyen un verdadero exoesqueleto para este tipo de células.

Que una membrana sea permeable implica que permite el paso de moléculas de una sustancia. Esta capacidad depende del tamaño de los poros que posea. Por tanto, una membrana es permeable si permite el paso de cualquier sustancia, pero es impermeable si no deja pasar ninguna sustancia. En el caso de que deje pasar algunas sustancias, pero impide el paso de otras, entonces se dice que posee permeabilidad diferencial.

Es importante notar que la permeabilidad es una propiedad de la membrana, no de la sustancia. La membrana decide (basada en sus características físicas) que sustancias pasarán o no. El proceso a través del cual una sustancia atraviesa una membrana con permeabilidad diferencial se denomina diálisis. Por otra parte, el proceso durante el cual una membrana es atravesada por agua o moléculas de solvente se le denomina ósmosis.

Entre las propiedades de la membrana plasmática tenemos:

1.    Permeabilidad: Se refiere a que permite el paso de ciertos compuestos a través de su superficie con el fin de que estos formen parte de la sustancia celular.

2.    Selectividad: La selectividad indica que la membrana permite el paso de ciertas sustancias que la rodean e impide el paso de otras.

3.    Pinocitosis: Se denomina así a la ingestión de líquidos, que son almacenados en vesículas y luego pasados al citoplasma, por parte de la membrana celular.

RIBOSOMAS:

Son complejos macromoleculares de proteínas y ácido ribonucleico (ARN) que se encuentran en el citoplasma, en la mitocondrias, en retículo endoplasmático y en los cloroplastos. Son un complejo molecular encargado de sintetizar proteínas a partir de la información genética que les llega del ADN transcrita en forma de ARN mensajero (ARNm).

RETICULO ENDOPLASMÁTICO:

Es una red de mucosa conectada que forman cisternas, tubos aplanados y sáculos comunicados entre sí, que intervienen en funciones relacionadas con la síntesis proteica, metabolismo de los lípidos y algunos esteroides, así como en el transporte intracelular. Se encuentra en la célula animal y vegetal, pero no en la célula procariota.

Hay de dos tipos:

¨      Rugoso

¨      Liso

Funciones del Retículo endoplasmático:

•Síntesis de proteínas: La lleva a cabo el retículo endoplasmático las proteínas serán transportadas al Aparato de Golgi mediante vesículas de transición donde dichas proteínas sufrirán un proceso de maduración para luego formar parte de los lisosomas o de vesículas secretoras.

•Metabolismo de lípidos: El retículo endoplasmático liso, al no tener ribosomas le es imposible sintetizar proteínas pero sí sintetiza lípidos de la membrana plasmática, colesterol y derivados de éste como los ácidos biliares o las hormonas esteroideas.

•Detoxificación: Es un proceso que se lleva a cabo principalmente en las células del hígado y que consiste en la inactivación de productos tóxicos como drogas, medicamentos o los propios productos del metabolismo celular, por ser liposolubles (hepatocitos)

•Glucoxilación: Son reacciones de transferencia de un oligosacárido a las proteínas sintetizadas. Se realiza en la membrana del retículo endoplasmático. De este modo, la proteína sintetizada se transforma en una proteína periférica externa del glucocálix. Este sirve como un medio de transporte para las distintas proteínas en la célula.

Retículo endoplasmático rugoso:

Se encuentra unido a la membrana nuclear externa, tiene esa apariencia debido a los numerosos ribosomas adheridos a su membrana mediante unas proteínas denominadas “riboforinas”. Tiene unos sáculos más redondeados cuyo interior se conoce como “luz del retículo” o “lumen” donde caen las proteínas sintetizadas en él. Está muy desarrollado en las células que por su función deben realizar una activa labor de síntesis, como las células hepáticas o las células del páncreas. Transporta las proteínas producidas en los ribosomas hacia las regiones celulares en que sean necesarias o hacia el aparato de golgi desde donde se pueden exportar al exterior.

Retículo endoplasmático liso:

No tienen ribosomas,  tiene variedad de formas: Túbulos, vesículas, cisternas. El RE liso desempeña varias funciones. Interviene en la síntesis de casi todos los lípidos que forman la membrana celular y las otras membranas que rodean las demás estructuras celulares, como las mitocondrias. Las células especializadas en el metabolismo de lípidos, como las hepáticas, suelen tener más RE liso.

El RE liso también interviene en la absorción y liberación de calcio para mediar en algunos tipos de actividad celular. En las células del músculo esquelético, por ejemplo, la liberación de calcio por parte del RE activa la contracción muscular.

LAS MITOCONDRIAS

Las mitocondrias son pequeños cuerpos ubicados en el citoplasma de la célula que suelen presentar diferentes formas: filamentos, bastoncitos o esféricas y su tamaño suele variar entre 0.2 y 5 micras. Una característica resaltante de las mitocondrias es que contienen su propio ADN.

Las mitocondrias no permanecen estáticas en la célula, al contrario, se mueven, cambian de tamaño y forma, se fusionan con otras mitocondrias o se dividen en otras más pequeñas. Su número suele ser variable, pudiendo ser sólo unas pocas o pasar del millar por célula.

Las mitocondrias están cubiertas por dos membranas, la membrana interna presenta una gran cantidad de pliegues a los cuales se les llama crestas mitocondriales. En la superficie de estos pliegues se producen las reacciones respiratorias, en donde se presenta el consumo de oxigeno y la producción de dióxido de carbono. La membrana externa, por otra parte, es lisa y sirve para demarcar el límite exterior.

Función de las mitocondrias:

Su función principal es la de producir energía (aportan cerca del 90% de la energía que necesita la célula) por medio de la utilización de ciertas enzimas capaces de transformar los materiales nutrientes en moléculas ATP (trifosfato de adenosina) las cuales son aprovechadas por la célula como fuente directa de energía.

Lisosomas:

Son orgánulos relativamente grandes, formados por el retículo endoplasmático rugosos y luego empaquetadas por el aparato de Golgi participan en la digestión celular (son el estómago de la célula), y para ello contienen enzimas digestivas en  su interior, que digieren (descomponen) la materia orgánica compleja, transformándola en moléculas más sencillas (polisacáridos en monosacáridos, proteínas en aminoácidos, etc.,…).  Se diferencian dos tipos de lisosomas:

¨      Lisosomas primarios: son los que salen de las cisternas del aparato de Golgi, contienen enzimas digestivas y todavía no han participado en la digestión. Algunos de ellos pueden verter sus enzimas fuera de la célula y digerir materia extracelular, como el acrosoma de los espermatozoides, que destruye las cubiertas del óvulo durante la fecundación, o los lisosomas  que participan en la remodelación del hueso.

¨       Lisosomas secundarios: se forman al unirse con otras vesículas, por lo que han realizado la digestión. Dependiendo del origen del material que han digerido se pueden denominar de  dos maneras: vacuolas hererofágicas o digestivas y vacuolas autofágicas.

EL APARATO DE GOLGI

Es una extensión del retículo endoplasmático estando ubicado en la cercanía de núcleo. Está conformado por un conjunto de vesículas, llenas de productos celulares, estrechamente unidas entre sí, cosa que le da la apariencia de canales con paredes sin gránulos que se intercomunican.
El aparato de Golgi fue observado por primera vez por Camilo Golgi en el año de 1989 utilizando un microscopio óptico. Dado que el aparato de Golgi fue descubierto por Camilo Golgi, se decidió darle ese nombre en reconocimiento a ese investigador. Otros investigadores no quisieron reconocer la existencia del aparato de Golgi durante muchos años. Sin embargo, cuando los científicos Dalto y Félix observaron las membranas del aparato de Golgi por primera vez con el microscopio electrónico, cesaron los cuestionamientos acerca de su existencia.

Función del aparato de Golgi:

Los estudios realizados hasta ahora hacen pensar que la función del aparato de Golgi es la de intervenir en los procesos secretores de la célula y la de servir de almacenamiento temporal para proteínas y otros compuestos sintetizados en el retículo endoplasmático.

VACUOLAS:

Es un orgánulo celular presente en plantas y en algunas células protistas eucariotas. Las vacuolas son compartimientos cerrados o limitados por membrana plasmática que contienen diferentes fluidos, como agua o enzimas, aunque en algunos casos pueden contener sólidos.

CLOROPLASTOS:

Los cloroplastos son orgánulos exclusivos de las células vegetales. En Ellos tiene lugar la fotosíntesis, proceso en el que se transforma la energía lumínica en energía química.