La célula
 
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Célula.

En biología, la célula es la unidad morfológica y fisiológica esencial que forma a todo ser vivo. Es además la estructura anatómica y funcional fundamental de la materia viva, 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. Las células son capaces de dividirse y de tener un metabolismo independiente. Por ello, los virus no son considerados células.La teoría celular es la base sobre la que se sustenta gran parte de la biología. Todos los seres vivos que forman los reinos biológicos están formados por células.El concepto de célula como unidad anatómica y funcional de los organismos surgió entre los años 1830 y 1880, aunque fue en el siglo XVII que Robert Hooke le dio el nombre de célula. Para 1830 se disponía ya de microscopios con ópticas más desarrolladas, lo que permitió a investigadores como Theodor Schwann y Matthias Schleiden establecer los postulados de la teoría celular, que afirma, entre otras cosas, que la célula es una unidad morfológica de todo ser vivo.Características de las célulasTodas las células tienen unas características comunes que son:Características estructurales

  • 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:
  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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 Existen dos tipos básicos de células: procariotas y eucariotas.celula0celula1Comparación entre la célula eucariota animal y la procariota. En la célula procariota, la cápsula no siempre se presenta.
  • Las células procariotas son estructuralmente más simples que las eucariotas. Conformaron los primeros organismos del tipo unicelular que aparecieron sobre la tierra, hace unos 3.500 millones de años.
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. Están representados por los organismos del dominio Bacteria (bacterias y algas cianofíceas) y por los organismos pertenecientes al Dominio Archaea (extremófilos)
  • Las células eucariotas son más complejas que las procariotas y surgieron a partir de estas por el fenómeno de Endosimbiosis, hace unos 1.000 millones de años.
Tienen mayor tamaño y su organización es más compleja, con presencia de organelas que le permiten una notable especialización en sus funciones. El ADN está contenido en un núcleo con doble membrana atravesado por poros. Las células eucariotas están presentes en los organismos pertenecientes al Dominio Eukarya (Protistas, Hongos, Plantas y Animales)Estructura de una célula eucariota Véase también: Célula eucariota celula4celula2Estructura de una célula animal típica: 1. Nucleolo, 2. Núcleo, 3. Ribosoma, 4. Vesícula, 5. Retículo endoplasmático rugoso, 6. Aparato de Golgi, 7. Citoesqueleto (microtúbulos), 8. Retículo endoplasmático liso, 9. Mitocondria, 10. Vacuola, 11. Citoplasma, 12. Lisosoma. 13. Centriolo.celula5celula3Estructura de una célula vegetal típica: 1. Núcleo, 2. Nucleolo, 3. Membrana nuclear, 4. Retículo endoplasmático rugoso, 5. Leucoplasto, 6. Citoplasma, 7. Aparato de Golgi, 8. Pared celular, 9. Peroxisoma, 10. Membrana plasmática, 11. Mitocondria, 12. Vacuola central, 13. Cloroplasto, 14. Plasmodesmos, 15. Retículo endoplasmático liso, 16. Citoesqueleto, 17. Vesícula, 18. Ribosomas.Las células eucariotas están formadas por diferentes estructuras y organelas que desarrollan diversas funciones, a saber:
  • Citoplasma. Medio hidrosalino donde se llevan a cabo gran parte de las reacciones químicas de la célula.
  • Citoesqueleto. Entramado interno que da soporte estructural a la célula.
  • Nucleolo. Su función principal es la producción y ensamblaje de ribosomas y la síntesis de ARN.
  • Ribosomas. Realizan la síntesis de proteínas a partir de la información genética que llega del núcleo en forma de ARN mensajero.
  • Retículo endoplasmático rugoso (o granular). 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 metabólicos, incluyendo la síntesis de lípidos: triglicéridos, fosfolípidos y esteroides, participan en el transporte intracelular.
  • Aparato de Golgi. Sintetiza o transforma compuestos previamente sintetizados (carbohidratos, proteínas), ensambla lisosomas y participa en el embalaje y transporte intracelular y la fabricción de membrana plasmática.
  • Mitocondrias. Encargadas de la producción de energía (ATP) a partir de la respiración celular.
  • 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.
  • Centríolos (sólo en la célula animal). Estructuras tubulares que ayudan a la separación de los cromosomas durante la división celular.
  • Cloroplastos (sólo en las células de plantas y algas). Realizan la fotosíntesis.
  • Cromoplastos (sólo en las células de plantas y algas). Sintetizan y almacenan pigmentos.
  • Pared celular (sólo en la célula vegetal, de algas, hongos y protistas). Capa exterior a la membrana citoplasmática que protege a la célula y le da rigidez.
Diferencias entre las células animales y vegetales Célula animal
  • No tiene pared celular (membrana celulósica)
  • Presentan diversas formas de acuerdo con su función.
  • No tiene plastos
  • Puede tener vacuolas pero no son muy grandes.
  • Presenta centríolos ue son agregados de microtúbulos cilíndricos que forman los cilios y los flagelos y facilitan la división celular.
Célula vegetal
  • Presentan una pared celular compuesta principalmente de celulosa) que da mayor resistencia a la célula.
  • Disponen de plastos como cloroplastos (orgánulo capaz de realizar la fotosíntesis), cromoplastos (orgánulos que acumulan pigmentos) o leucoplastos (orgánulos que acumulan el almidón fabricado en la fotosíntesis)..
  • Poseen Vacuolas de gran tamaño que acumulan sustancias de reserva o de desecho producidas por la célula.
  • Presentan Plasmodesmos que son conexiones citoplasmáticas que permiten la circulación directa de las sustancias del citoplasma de una célula a otra.
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:
  1. Células contráctiles que suelen ser alargadas, como las células musculares.
  2. Células con finas prolongaciones, como las neuronas que transmiten el impulso nervioso.
  3. Células con microvellosidades o con pliegues, como las del intestino para ampliar la superficie de contacto y de intercambio de sustancias.
  4. 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:
  1. Debieron formarse polímeros de ARN capaces de dirigir su propia replicación a través de interacciones de apareamiento de bases complementarias.
  2. Debieron desarrollarse mecanismos mediante los cuales una molécula de ARN pudiera dirigir la síntesis de una proteína.
  3. 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).Descubrimiento y conocimiento histórico de las células
  • En 1665 Robert Hooke publicó los resultados de sus observaciones sobre tejidos vegetales como el corcho, realizadas con un microscopio de 50 aumentos construido por él mismo. Este investigador fue el primero que, al ver en esos tejidos unidades que se repetían a modo de celdillas de un panal, llamó a esas unidades de repetición células (del latín cellulae, celdillas). Pero Hooke sólo pudo observar células muertas por lo que no pudo describir las estructuras de su interior.
  • En la década de 1670, Anton Van Leeuwenhoek, observó protozoos y bacterias.
  • En la década de 1830, Theodor Schwann estudió la célula animal; junto con Matthias Schleiden postularon que las células son las unidades bioelementales en la formación de las plantas y animales, y que son la base fundamental del proceso vital.
  • En 1745 Needham, animálculos en infusiones.
  • En 1831 Brown, el núcleo celular.
  • En 1839 Purkinje, el citoplasma celular.
  • En 1850 Rudolf Virchow, descubrió que todas las células provienen de otras células.
  • En 1857 Kölliker, las mitocondrias.
  • En 1860 Pasteur, esterilización de infusiones.
  • En 1880 August Weismann descubrió que las células actuales comparten similitud estructural y molecular con células de tiempos remotos. VOLVER