LA CÉLULA
Si viajaras en una nave diminuta por el mundo de la naturaleza, descubrirías que todos los seres vivos están formados por " pequeños "ladrillitos" similares. Como ya sabes, estos ladrillos reciben el nombre de células. Si tu nave se posara sobre la palma de la mano de uno de tus amigos, verías un panorama similar al que aparece en la fotografía 1. En la superficie de la piel, encontramos unas células llamadas epiteliocitos. Estas células son muy importantes, pues nos protegen del exterior, formando una barrera protectora. Supongamos ahora que te acercas a una hendidura de la que brotan miles de círculos rojos como los que aparecen en la fotografía 2. Tu amigo se ha hecho una pequeña herida y lo que contemplas son glóbulos rojos desviados del cauce sanguíneo. Los glóbulos rojos son las células encargadas de transportar oxígeno y dióxido de carbono a lo largo de todo el organismo. Si continúas tu viaje, es posible que te encuentres con una célula de apariencia un tanto extraña (fotografía 3). Esta célula es una neurona. Las neuronas se encargan de transmitir los impulsos nerviosos a todo el cuerpo, algo así como un sistema eléctrico por el que se envían informaciones y señales.
explora
Si todas las células tienen más o menos las mismas partes, ¿por qué crees que desempeñan funciones distintas?, ¿qué hace que esto sea posible?
¿Todas las células tienen la misma forma y el mismo tamaño?
¿se mueve las celulas o permanecen estaticas?
LOS SERES VIVOS PRESENTAN UN ASOMBROSO FUNCIONAMIENTO, del cual es responsable el nivel más básico de la vida: la célula. En esta pequeñísima estructura se realizan las funciones que hacen que organismos como tú puedan vivir. A continuación profundizarás sobre este interesante tema, que fue iniciado en el curso anterior.
• LA CÉLULA
El trabajo de notables investigadores del siglo pasado al igual que reiteradas observaciones y experimentaciones posteriores, llevaron a los científicos a enunciar la Teoría celular en la que se expresa que: la célula es la unidad estructural, funcional y de origen de la vida.
* La célula es la unidad estructural por cuanto ella conforma el "armazón" de todo ser vivo. Este armazón puede estar constituido por una sola célula, como es el caso de los organismos unicelulares (fig. 1), o por muchas y variadas células como es el caso de los organismos multicelulares.
« La célula es la unidad funcional ya que está capacitada para realizar las funciones vitales de relación, nutrición y reproducción, gracias a que cuenta con una serie de estructuras u organelos especializados para tales fines.
» La célula es la unidad de origen, puesto que toda célula proviene de otra preexistente. En los organismos unicelulares, se lleva a cabo un proceso de división celular (fig. 2), en el cual se obtienen dos individuos idénticos genéticamente al organismo progenitor. En los organismos multicelulares se hace necesario que se produzcan, al nivel de cada individuo. Células reproductoras o gametos, para que al unirse mediante la fecundación, se origine un nuevo ser.
• estructura celular
Todas las células tienen como mínimo tres componentes: la membrana plasmática o celular el citoplasma y el núcleo.
Teniendo en cuenta la presencia o ausencia de la envoltura que delimita el núcleo las células pueden ser:
»Procariotas. Se caracterizan por la ausencia de la envoltura que delimita el núcleo celular. En estas células, el material hereditario se encuentra en el citoplasma sin ninguna membrana que lo circunscriba.
* Eucariotas. Poseen núcleo celular delimitado por una membrana doble que lo separa del citoplasma.
Las células, tanto procariotas como eucariotas, poseen una estructura que las delimita, separándolas del medio externo. En las células de organismos protistas y animales esta estructura es la membrana celular o membrana plasmática. En las células bacterianas, de hongos y de plantas, existe otra envoltura que se ubica sobre la membrana celular: la pared celular. Las funciones que cumplen la pared y la membrana son diferentes. La primera, protege a la célula y le da forma, mientras que la membrana regula el tránsito de sustancias entre la célula y el medio.
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LA MEMBRANA CELULAR O PLASMÁTICA
Desde comienzos de este siglo, se han planteado diversos modelos, tendientes a explicar tanto la organización de los diferentes componentes de la membrana celular, así como la función específica que realizan.
* Estructura de la membrana celular. En la actualidad, el modelo de membrana más aceptado es el propuesto por S. J. Singer y G. L. Nicolson en la década de los setenta. Los estudios realizados por ambos investigadores los llevaron a suponer que la membrana estaba formada por una doble capa lipídica, en la cual se encuentran inmersas diferentes proteínas formando una especie de mosaico.
El modelo reconoce dos tipos básicos de proteínas: las que están totalmente incluidas en el componente lipídico y las que sólo lo están parcialmente. Las primeras corresponden a las proteínas integrales o intrínsecas y las segundas a las proteínas periféricas o extrínsecas.
Además, observaron que los componentes de la membrana no eran estáticos; podían moverse sin alterar la organización estructural de la membrana. Por estos hallazgos se conoce este modelo como el modelo de mosaico fluido (fig. 3).
* Funciones de la membrana celular. Una de las funciones más importantes de la membrana es la de transporte, que consiste en controlar la incorporación o eliminación de diferentes sustancias químicas a través de la membrana. Recuerda que las células disponen de dos mecanismos básicos de transporte: el pasivo y el activo (fig. 4).
- El transporte pasivo. Es el mecanismo que permite el ingreso o salida de sustancias a través de la membrana plasmática. El proceso no requiere un gasto de energía por parte de la célula, pues las sustancias se mueven desde una zona de mayor concentración a otra de menor concentración. Este transporte puede darse por difusión y por osmosis.
- El transporte activo. Es el mecanismo por medio del cual se incorporan sustancias a la célula a través de proteínas transportadoras. Esto implica un gasto de energía para la célula, pues las sustancias deben desplazarse desde una zona de menor concentración a otra de mayor concentración.
LA PARED CELULAR
La pared celular es una estructura común en organismos como bacterias, hongos y plantas. Sin embargo, su análisis químico ha permitido a los científicos comprobar que existen diferencias. Por ejemplo:
• En las bacterias, la pared celular está constituida por peptidogli-clán, un compuesto químico que resulta de la unión de hidratos de carbono y proteínas complejas.
• En los hongos hay una pared celular compuesta de quitina. Este es un compuesto complejo, que también se encuentra en los insectos y los crustáceos.
• En las plantas, la pared celular está formada fundamentalmente por celulosa (fig. 5), un compuesto que se forma por la unión de muchas moléculas de glucosa.
Aunque existen diferencias desde el punto de vista químico, entre las paredes celulares de bacterias, hongos y plantas, todas comparten una función común: proteger a la célula y determinar su forma.
EL CITOPLASMA
El citoplasma es la porción interna de la célula que se encuentra entre la membrana y el núcleo celular. En él se encuentra agua, sales, enzimas, proteínas y una gran variedad de organelos o estructuras cito-plasmáticas, las cuales se encargan de realizar tareas específicas.
EL CITOESQUELETO
Inicialmente se pensó que el citoplasma era una solución viscosa y homogénea en la cual flotaban los organelos. Las investigaciones posteriores demostraron la existencia de una red de filamentos (microfila-mentos, filamentos intermedios y microtúbulos) de naturaleza proteica, que corresponden a un verdadero esqueleto interno de la célula: el ci-toesqueleto (fig. 6). El citoesqueleto cumple las siguientes funciones:
• Se encarga de darle forma a la célula.
• Interviene en el movimiento celular, producido por un acomodamiento entre los microfilamentos y los microtúbulos.
• Es el punto de soporte de los organelos y el responsable de su movimiento al interior del citoplasma.
• Interviene en la división celular. Los microtúbulos y los microfila mentos son esenciales para la división celular, pues ellos ayudan a
"mover" los cromosomas en el momento de su distribución.Las funciones del citoesqueleto dependen de tres clases de haces proteicos: los microfilamentos, los filamentos intermedios y los microtúbulos.
• Los microfilamentos pueden estar constituidos por dos tipos de proteínas: la actina y la núocña. Estos microfilamentos son los responsables del movimiento de contracción muscular. En organismos unicelulares, su acción se verifica en el movimiento realizado por los pseudópodos o falsos pies, presentes en las amebas.
• Los filamentos intermedios están constituidos por varias proteínas que se unen para conformar el armazón celular. Por ejemplo,el axón de una neurona, debe su forma a este tipo de filamentos.En algunos casos estos filamentos intermedios actúan conjuntamente con los microfilamentos para que en caso de una contracciónmuy fuerte, las células no se separen. '
Los microtúbulos corresponden a otro tipo de proteínas que toman la forma de tubo hueco. Varios de estos microtúbulos conforman los cilios y los flagelos, estructuras que utilizan algunas células para desplazarse; otros se localizan en diversos sitios de la célula, para ayudar a los cromosomas a trasladarse durante la división celular.
organelos citoplasmáticos
Los organelos citoplasmáticos son pequeños cuerpos delimitados por una o dos membranas. Los organelos más importantes de las células eucariotas son:
• Mitocondrias
Estos organelos, generalmente de forma ovalada o esférica (fig, 7), poseen material genético propio (ADN mitocondrial) y están delimitados por una doble membrana. La membrana externa es lisa y la interna se dobla formando una serie de pliegues, llamados crestas. Esta disposición de las membranas crea dos espacios llenos de líquido: el espacio intermembranal (entre la membrana interna y la membrana externa) y la matriz (espacio interior de la membrana interna).
A las mitocondrias comúnmente se les llama "centrales energéticas" puesto que producen la mayor parte de energía útil para el trabajo celular: liberan la energía contenida en nutrientes como la glucosa y la almacenan en un compuesto denominado adenosín trifosfato (ATP). Esta energía es utilizada por la célula para su crecimiento, reparación y desarrollo,
» Cloroplastos
Los cloroplastos, al igual que las mitocondrias, se encuentran delimitados por una doble membrana (fig. 8) y poseen su propio material genético (ADN plastidial).
Los cloroplastos son exclusivos de las células autótrofas. Estos organelos se encargan de realizar el proceso fotosintético.
* Retículo endoplasmático
El retículo endoplasmático esta constituido por un sistema de sacos aplanados y túbulos que comunican el núcleo con el medio extracelular (fig. 9). El retículo endoplasmático puede ser rugoso o liso.
El retículo endoplasmático rugoso (RER) presenta sobre su superficie externa los ribosomas, pequeños organelos que le confieren su apariencia rugosa. Hacia el exterior, produce las proteínas que serán secretadas por la célula, así como las proteínas que irán a conformar parte de las membranas plasmáticas, del aparato de Golgi, de los lisosomas y del propio retículo. Hacia el interior, sintetiza las proteínas que formarán y reemplazarán la membrana nuclear.
El retículo endoplasmático rugoso se encuentra particularmente desarrollado en células que sintetizan proteínas que son enviadas fuera de la célula, como las células del estómago y algunas células del páncreas, encargadas de producir enzimas digestivas.
El retículo endoplasmático liso (REL) carece de ribosomas, por lo que su superficie tiene una apariencia lisa. Participa en la síntesis de ácidos grasos y fosfolípidos y en la reducción del efecto nocivo de sustancias como los barbitúricos, el alcohol, los pesticidas y otros compuestos químicos. El retículo endoplasmático liso es abundante en las células de órganos relacionados con el í. r metabolismo de lípidos, como las células
• Ribosomas
Los ribosomas son pequeños organelos constituidos por ARN y proteínas que carecen de membranas. Estos organelos se encuentran en forma libre dentro del citoplasma o adheridos al retículo endoplasmático. Cuando están libres pueden agruparse, en cuyo caso se les denomina polirribosomas. Los ribosomas libres se encargan de sintetizar cualquiera de los diferentes tipos de proteínas que se utilizan en la célula, en tanto que los ribosomas adheridos al retículo endoplasmático producen enzimas digestivas, hormonas y las proteínas que expulsan las células secretoras.
» Los lisosomas
Los lisosomas son pequeños organelos que se encuentran delimitados por una membrana. Estas estructuras son las responsables de los procesos de digestión intracelular.
En el interior de los lisosomas se encuentra un grupo de enzimas que llevan a cabo la degradación de proteínas, lípidos y carbohidratos. El mecanismo de acción de un lisosoma es el siguiente: las partículas que ingresan a la célula se mueven por el citoplasma, dentro de vesículas membranosas. Los lisosomas reconocen estas vesículas y se fusionan con ellas, vertiendo su contenido enzimático, y transformando los nutrientes en unidades más sencillas. Estas unidades pasan por difusión al citoplasma para nutrir la célula.
En condiciones normales los lisosomas también degradan membranas, organelos que han dejado de ser útiles para la célula e incluso microorganismos que representan peligro para la salud de la célula.
• Aparato de Golgi
Está delimitado por una sola membrana. Lo constituyen una serie de sacos membranosos apilados unos sobre otros (fig. 10). De estos sacos se desprende una serie de vesículas que transportan diversas sustancias desde el aparato de Golgi al resto del citoplasma o al exterior.
El aparato de Golgi actúa estrechamente relacionado con el retículo endoplasmático rugoso. Sus funciones tienen que ver con la distribución de las proteínas formadas en éste. El aparato de Golgi agrega señales químicas a estas proteínas. La señal incorporada a la proteína determina el lugar al cual será enviada. .Algunos de sus destinos finales pueden ser los lisosomas, la membrana plasmática o el medio extracelular. Así mismo, el aparato de Golgi modifica algunas de las moléculas que recibe y las empaca en vesículas para enviarlas a otros lugares de la célula o fuera de ella. Este organelo se ha desarrollado especialmente en las células que cumplen funciones relacionadas con la secreción. Por ejemplo, las células de la glándula mamaria, durante el período de lactancia, presentan un aparato de Golgi muy desarrollado.
• La vacuola
Las vacuolas son organelos que están presentes en casi todas las células vegetales y protistas. Presentan una forma de saco y su tamaño es variado, dependiendo de la función que realizan.
Algunas células vegetales presentan una vacuola central que ocupa un amplio espacio del citoplasma, esta vacuola además de dar soporte a la célula, sirve como sitio de almacenamiento para desechos que las células vegetales no pueden excretar.
Los protistas unicelulares como el paramecio, poseen vacuolas contráctiles, gracias a las cuales pueden mantener más o menos constante la cantidad de agua a escala intracelular.
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