- Teoría
celular. - Características generales
de las células. - Células vegetales y
animales. - Interior de las células
eucarióticas. - Sistemas de membranas
internas. - Organelos transductores de
energia.
El concepto
unificador y trascendental de la biología moderna
–la teoría
celular– se basa en que todo ser viviente está
formado por células,
la unidad fundamental de la vida.
La teoría celular de nuestra época
contiene los siguientes postulados:
- Todos los seres vivos están formados por al
menos una célula. - Todas las reacciones
químicas del organismo ocurren dentro de
células. - Toda célula se origina de una célula
preexistente. - Cada célula contiene la información hereditaria del organismo del
cual forma parte; esta información genética se transmite de la
célula madre a la célula hija.
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS
CÉLULAS.
La membrana molecular y los compartimientos con
membrana.
Todas las células poseen una membrana que las
envuelve llamada membrana citoplasmática, que las
protege aislándolas del medio externo y seleccionando las
sustancias que entran o salen de las células a
través de un mecanismo denominado permeabilidad
selectiva.
Es importante destacar que gracias a la formación
de compartimientos en el interior de las células, es
más rápida la velocidad de
reacción en las mismas, ya que las moléculas de
reacción se encuentran más rápido gracias a
que se concentran en un espacio pequeño del volumen celular
total. La membrana celular también posee un mecanismo
llamado transducción de energía, a través
del cual se almacena la energía cuando se produce un
cambio en la
concentración de una sustancia en cualquier lado de la
membrana.
Células Procarióticas y
Eucarióticas.
La célula procariótica. Las
células procarióticas derivan su nombre del griego
pro = antes de, y karyon = núcleo, es decir,
célula sin núcleo.
Esta célula procariótica es evolutivamente
anterior a la eucariótica. Fue la única forma de
vida que habitó la Tierra
durante unos 2.000 millones de años hasta que surgieron
los eucariotas.
Su material genético consiste en una única
molécula circular y de gran tamaño de ADN
–ácido desoxirribonucleico– que se encuentra
libre dentro del citoplasma. La membrana celular está
rodeada por una pared celular externa. En el citoplasma se
encuentran algunos ribosomas encargados de ensamblar las proteínas.
La célula eucariótica. Deriva su
nombre del griego eu = verdadero, y karion =
núcleo, es decir, célula que posee un núcleo
verdadero. A pesar de la enorme diversidad de las células
existentes, su similitud es notable. Cada célula es una
unidad individual e independiente, en gran medida autosuficiente,
capaz de controlar la entrada y salida de diversas sustancias
gracias a su membrana celular.
El tamaño de la célula eucariótica
varía entre 10 y 30 micrómetros de diámetro.
Son células de mayor tamaño que las
procarióticas y sus organelos son más numerosos y
complejos; a menudo están rodeados por una membrana. El
ADN de estas células se asocia con proteínas en
estructuras
complejas denominadas cromosomas. Los
cromosomas se encuentran rodeados por una envoltura doble, la
membrana nuclear. Todos los organismos pluricelulares son
eucarióticos.
CÉLULAS
VEGETALES Y ANIMALES.
Aunque las células animales y vegetales son
eucarióticas, las células vegetales difieren de las
células animales en varios aspectos:
- Las células vegetales son membranas
rígidas, mientras que las células animales son
flexibles y desnudas. - Las células vegetales son inmóviles y
las animales son móviles. - Las células vegetales tienen clorofila y las
animales no. - Mientras que las células vegetales utilizan
directamente la energía solar, las células
animales están imposibilitadas de utilizar la energía
solar directamente. - Las células vegetales son autótrofas,
las células animales son
heterótrofas. - Las células vegetales son productoras y las
animales son consumidoras. - Las células vegetales tienen un crecimiento
ilimitado y en las células animales el crecimiento es
limitado. - Las células vegetales poseen membrana de
secreción celulósica y membrana plasmática
y las células animales tienen sólo membrana
plasmática. - En las células vegetales se da el citoplasma
con vacuolas grandes y numerosas, mientras que en las
células animales el citoplasma es casi sin
vacuolas. - Las células vegetales tienen condriosomas y
plastos y en las células animales sólo hay
condriosomas. - Las células vegetales no tienen centrosomas en
la mayoría de los casos y las células animales si
poseen centrosoma. - Tanto las células vegetales como las animales
están constituidas por un núcleo.
INTERIOR DE LAS
CÉLULAS EUCARIÓTICAS.
El núcleo celular. Es un cuerpo grande y
esférico definido por la membrana nuclear. En la membrana
hay poros que permiten el intercambio de sustancias desde el
interior del núcleo hacia el citoplasma y viceversa.
Posee, por lo general, dos nucléolos, lugares de construcción de subunidades
ribosómicas. Contiene los cromosomas, la
información genética, y ejerce el control sobre
todas las actividades de la célula.
Membrana celular. Mide entre 7 y 9
nanómetros de espesor. Consiste en una bicapa formada por
moléculas de fosfolípidos y colesterol que orientan
sus colas hidrofóbicas hacia adentro; en el centro de esta
bicapa se encuentran proteínas globulares. En la cara
orientada hacia el exterior hay cadenas cortas de carbohidratos
unidas a algunas moléculas de proteínas y
fosfolípidos; en la casa orientada hacia adentro, hacia el
citoplasma, hay proteínas adicionales.
Los carbohidratos presentes en la parte externa de la
membrana intervienen en procedimientos de
reconocimiento y adhesión entre una célula y otra,
células y anticuerpos, células y hormonas y
células virus.
Algunas proteínas de la membrana son enzimas que
regulan determinadas reacciones químicas y otras forman
parte del sistema de
transporte
desde y hacia el interior de la célula.
Los Cromosomas. Cada uno de los elementos
esenciales del núcleo de una célula que al
teñirse con los colorantes básicos pueden ponerse
en evidencia durante la división celular. El número
de cromosomas es distinto y fijo para cada especie vegetal o
animal. En el hombre hay
46 cromosomas, distribuidos en 23 pares, de los que un par o
heterocromosomas está formado por los cromosomas sexuales.
Están constituidos esencialmente por ácido
desoxirribonucleico (DNA) y contienen los genes, por lo que su
función
en los mecanismos de herencia es
fundamental. La estructura de
cada cromosoma es distinta y conocida; su estructura, en un
cariotipo, puede permitir el hallazgo de alteraciones tanto de la
forma como del número de los cromosomas, que normalmente
se traduce por algún defecto o enfermedad. El cromosoma
Y es el heterocromosoma característico del sexo
masculino; el cromosoma X es propio de ambos sexos. La
dotación XX es propia de las mujeres, mientras que
la XY lo es de los hombres.
SISTEMAS DE
MEMBRANAS INTERNAS.
Retículo endoplasmáticos y
ribosoma. Red de sacos aplanados, túbulos y conductos
comunicantes, mayor o menor según la actividad de la
célula. Existen dos tipos de retículos. El
rugoso, predominante en células que elaboran gran
cantidad de proteínas de uso extracelular. El liso,
predominante en células que intervienen en la síntesis
de lípidos
(como células glandulares que producen hormonas
esteroides).
Los ribosomas. Son orgánulos
aproximadamente esféricos que se observan en toda la
célula. Están formados por proteínas y
ácido ribonucleico (RNA), en proporciones más o
menos iguales.
La síntesis de proteínas en la
célula es producida por agrupaciones de ribosomas
aislados, que trabajan conjuntamente como si fuesen máquinas
de una cadena de producción. Estas agrupaciones son llamadas
polirribosomas. El polirribosoma no es tipo corriente de
producción: en una cadena de este tipo, el producto
avanza a lo largo de la línea de ensamble y se van
añadiendo partes adicionales. En esta línea los
polirribosomas y los ribosomas se mueven a lo largo y cada uno de
ellos fabrica un producto completo.
La clave genética de la célula, la cual
veremos más adelante, constituye la información
para la síntesis de las proteínas celulares y
está formada en una hélice molecular de doble
cadena de ácido desoxirribonucleico (DNA). La clave la
constituye el orden en que se agrupan cuatro tipos diferentes de
unidades llamadas bases: (timina, citosina, adenina y
guanina).
Las proteínas están formadas por cadenas
lineales de subunidades de aminoácidos. Las cadenas
proteicas se construyen con alrededor de 20 clases diferentes de
aminoácidos.
Cada cadena tiene los aminoácidos unidos en un
orden determinado y con sentido.
Ahora bien, el DNA participa de manera indirecta en la
síntesis de proteínas. Esto se realiza cuando es
transcrito a moléculas más cortas de RNA de una
sola cadena que transporta la información necesaria, del
núcleo al citoplasma, para sintetizar una o varias clases
de cadenas polipeptídicas (formadas por gran número
de aminoácidos). Debido a que estas moléculas de
RNA llevan la clave genética a los lugares en donde se
sintetizan las proteínas, se le conoce con el nombre de
RNA mensajero. (RNA M).
Por otra parte, es importante señalar que para
que se forme la proteína, los aminoácidos que la
van a conformar, deben "activarse" y este trabajo lo realiza el
adenosín trifosfato (ATP), una sustancia de alto contenido
energético. Una vez activado el o los aminoácidos,
éstos son reconocidos por el RNA disuelto en el citoplasma
llamado de transferencia (RNAt). Para cada aminoácido
existe un RNA. El aminoácido es unido al RNA por la
acción de una enzima específica; entonces este RNA
actúa como un adaptador para ubicar un determinado
aminoácido en la cadena polipeptídica, así
como lo dice o la especifica el RNA. La selección
del aminoácido viene determinada, por débiles
enlaces
químicos entre un grupo ordenado
de bases en el RNA y otro grupo complementario de bases en el
RNA. De esta manera, la información genética
contenida en el RNA, se traduce a una cadena polipeptídica
mediante el concurso del ribosoma.
Aparato de Golgi. Sacos membranosos aplanados
cuya función es recibir vesículas procedentes del
retículo endoplásmico, modificar sus membranas y
procesar su contenido para luego distribuirlas a otras partes de
la célula. En los cuerpos de Golgi tiene lugar el
ensamblaje final de las proteínas y los carbohidratos. Las
células animales contienen entre 10 y 20 cuerpos de Golgi,
mientras que las vegetales pueden contener varios
centenares.
Los lisosomas. Bolsas o vesículas de
enzimas hidrolíticas que intervienen en la
degradación de polisacáridos, lípidos y
proteínas. Su contenido es suficiente para digerir a la
misma célula, y continúa siendo aún un
misterio por qué las enzimas no digieren las membranas de
los lisosomas que las contienen.
Vacuola. Pequeña vesícula del
citoplasma, que generalmente contiene pigmentos, nutrientes,
sales y productos de
desecho.
Peroxisoma. Vesículas de enzimas
encargadas de la degradación de purinas (bases
nitrogenadas constituyentes del ADN).
Glioxisoma. Contiene enzimas y convierte los
lípidos de las semillas de las plantas en
azúcares.
ORGANELOS
TRANSDUCTORES DE ENERGIA.
Las Mitocondrias. Son los organelos más
grandes de la célula. Aquí las moléculas
energéticas liberan su energía, que es reempacada
por las mitocondrias. Están rodeadas por dos membranas, de
las cuales la interna se pliega hacia adentro formando crestas,
lugares donde ocurren las reacciones mitocondriales. La actividad
de una mitocondria se mide en relación directa con el
número de crestas que posea. En la mitocondria se
desarrolla el ciclo de Krebs.
Los plástidos. Organelos membranosos que
sólo están presentes en las plantas y en las algas.
Los hay de tres tipos. Leucoplastos, que almacenan
almidón y a veces, proteínas y lípidos. Son
muy numerosos en las raíces y los tubérculos;
cromoplastos, que contienen pigmentos anaranjados y
amarillos; y cloroplastos, que contienen la clorofila,
estructura de las células vegetales y de las algas, donde
se lleva a cabo la fotosíntesis.
Los cloroplastos son orgánulos con forma de
disco, de entre cuatro y seis micrómetros de
diámetro. Aparecen en mayor cantidad en las células
de las hojas, lugar en el cual parece que pueden orientarse hacia
la luz. Es posible
que en una célula haya entre cuarenta y cincuenta
cloroplastos, y en cada milímetro cuadrado de la
superficie de la hoja hay 500.000 cloroplastos. Cada cloroplasto
está recubierto por una membrana doble.
El cloroplasto contiene en su interior una sustancia
básica denominada estroma, la cual está atravesada
por una red compleja
de discos conectados entre sí, llamados lamelas. Muchas de
las lamelas se encuentran apiladas como si fueran platillos; a
estas pilas se les
llama grana. Las moléculas de clorofila, que absorben luz
para llevar a cabo la fotosíntesis, están unidas a las
lamelas. La energía luminosa capturada por la clorofila es
convertida en trifosfato de adenosina (ATP) mediante una serie de
reacciones químicas que tienen lugar en los grana. Los
cloroplastos también contienen gránulos
pequeños de almidón donde se almacenan los
productos de la fotosíntesis de forma temporal.
En las plantas, los cloroplastos se desarrollan en
presencia de luz, a partir de unos orgánulos
pequeños e incoloros que se llaman proplastos. A medida
que las células se dividen en las zonas en que la planta
está creciendo, los proplastos que están en su
interior también se dividen por fisión. De este
modo, las células hijas tienen la capacidad de producir
cloroplastos. En las algas, los cloroplastos se dividen
directamente, sin necesidad de desarrollarse a partir de
proplastos. La capacidad que tienen los cloroplastos para
reproducirse a sí mismos, y su estrecha similitud, con
independencia
del tipo de célula en que se encuentren, sugieren que
estos orgánulos fueron alguna vez organismos
autónomos que establecieron una simbiosis en la que la
célula vegetal era el huésped.
Citoesqueleto. Determina la capacidad de la
célula de moverse y su morfología. Consiste en una red muy dinámica y en constante cambio, formada por
filamentos como: los microfilamentos, los
microtúbulos y el filamento
intermedio.
Microfilamentos. Fibras sólidas compuestas
por una proteína, actina, y proteínas
asociadas a ella. Cuando la actina se asocia con la
miosina forma estructuras contráctiles que intervienen en
algunos movimientos celulares y en la división celular en
los animales , durante la cual la contracción de un anillo
de actina y miosina provoca la constricción de la
célula con lo que se forma la célula
hija.
Microtúbulos. Estructuras
cilíndricas y huecas, que actúan en el movimiento de
los cromosomas durante la división celular y sirven de
carril para el movimiento de los organelos dentro de la
célula; son el principal componente de cilos y flagelos
cuyas estructuras son iguales pero difieren de su longitud.
Los cilos son más cortos y numerosos que los
flagelos y sirven para la locomoción y el arrastre de
diversas sustancias. Los flagelos son más o menos
largos en proporción con el tamaño de la
célula y cumplen casi con las mismas funciones de los
cilos. Las estructuras de los cilos y flagelos consta de nueve
pares de microtúbulos fusionados a manera de anillo
alrededor de dos microtúbulos centrales.
Filamentos intermedios. Filas fuetes, muy
estables, formadas por polipéptidos que varían
ampliamente en tamaño de una línea celular a otra .
Su función principal es la de fortalecer el
esqueleto.
Enrejado microtrabecular. Es una red de fibras
muy finas mediante la cual se conectan los filamentos primarios
del citoesqueleto.
Matriz extracelular. Recubrimiento secretado que
se extiende mas allá de la superficie celular. En el caso
de las células vegetales, éstas se encuentran
rodeados por una gruesa pared celular que contiene capas
múltiples de un polisacárido llamado celulosa. Las
células animales carecen de una pared celular
rígida, sin embargo, poseen el glucocáliz, que es
un recubrimiento formado por cadenas laterales de
polisacáridos de lípidos y proteínas
integrantes de la membrana plasmática. En muchos casos los
recubrimientos aumentan la resistencia
mecánica de los tejidos
multicelulares y contribuyen al contacto reconocimiento
celular.
GIL, PEDRO