La Célula (página 2)

Partes: 1, 2

Células procarióticas y
eucarióticas

Entre las células
procarióticas y eucarióticas hay diferencias
fundamentales en cuanto a tamaño y organización interna. Las
procarióticas, que comprenden bacterias y
cianobacterias (antes llamadas algas verdeazuladas), son
células pequeñas, entre 1 y 5 µm de
diámetro, y de estructura
sencilla; el material genético (ADN) está
concentrado en una región, pero no hay ninguna membrana
que separe esta región del resto de la célula.
Las células eucarióticas, que forman todos los
demás organismos vivos, incluidos protozoos,
plantas, hongos y animales, son
mucho mayores (entre 10 y 50 µm de longitud) y tienen el
material genético envuelto por una membrana que forma un
órgano esférico conspicuo llamado núcleo. De
hecho, el término eucariótico deriva del griego
‘núcleo verdadero’, mientras que
procariótico significa ‘antes del
núcleo’.

Partes de la
célula

El núcleo

El órgano más conspicuo en casi todas las
células animales y vegetales es el núcleo;
está rodeado de forma característica por una
membrana, es esférico y mide unas 5 µm de
diámetro. 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. Pero justo antes de
que la célula se
divida, se condensan y adquieren grosor suficiente para ser
detectables como estructuras
independientes. El ADN del interior de cada cromosoma es una
molécula única muy larga y arrollada que contiene
secuencias lineales de genes. Éstos encierran a su vez
instrucciones codificadas para la construcción de las moléculas de
proteínas y ARN necesarias para producir una copia
funcional de la célula.

El núcleo está rodeado por una membrana
doble, y la interacción con el resto de la
célula (es decir, con el citoplasma) tiene lugar a
través de unos orificios llamados poros nucleares. El
nucleolo es una región especial en la que se sintetizan
partículas que contienen ARN y proteína que migran
al citoplasma a través de los poros nucleares y a
continuación se modifican para transformarse en
ribosomas.

El núcleo controla la síntesis
de proteínas en el citoplasma enviando mensajeros
moleculares. El ARN mensajero (ARNm) se sintetiza de acuerdo con
las instrucciones contenidas en el ADN y abandona el
núcleo a través de los poros. Una vez en el
citoplasma, el ARNm se acopla a los ribosomas y codifica la
estructura primaria de una proteína
específica.

Citoplasma y citosol

El citoplasma comprende todo el volumen de la
célula, salvo el núcleo. Engloba numerosas
estructuras especializadas y orgánulos, como se
describirá más adelante.

La solución acuosa concentrada en la que
están suspendidos los orgánulos se llama citosol.
Es un gel de base acuosa que contiene gran cantidad de
moléculas grandes y pequeñas, y en la mayor parte
de las células es, con diferencia, el compartimiento
más voluminoso (en las bacterias es el único
compartimiento intracelular). En el citosol se producen muchas de
las funciones
más importantes de mantenimiento
celular, como las primeras etapas de descomposición de
moléculas nutritivas y la síntesis de muchas de las
grandes moléculas que constituyen la
célula.

Aunque muchas moléculas del citosol se encuentran
en estado de
solución verdadera y se desplazan con rapidez de un lugar
a otro por difusión libre, otras están ordenadas de
forma rigurosa. Estas estructuras ordenadas confieren al citosol
una organización interna que actúa como marco para
la fabricación y descomposición de grandes
moléculas y canaliza muchas de las reacciones
químicas celulares a lo largo de vías
restringidas.

Citoesqueleto

El citoesqueleto es una red de filamentos
proteicos del citosol que ocupa el interior de todas las
células animales y vegetales. Adquiere una relevancia
especial en las animales, que carecen de pared celular
rígida, pues el citoesqueleto mantiene la estructura y la
forma de la célula. Actúa como bastidor para
la
organización de la célula y la fijación
de orgánulos y enzimas.
También es responsable de muchos de los movimientos
celulares. En muchas células, el citoesqueleto no es una
estructura permanente, sino que se desmantela y se reconstruye
sin cesar. Se forma a partir de tres tipos principales de
filamentos proteicos: microtúbulos, filamentos de actina y
filamentos intermedios, unidos entre sí y a otras
estructuras celulares por diversas proteínas.

Los movimientos de las células
eucarióticas están casi siempre mediatizados por
los filamentos de actina o los microtúbulos. Muchas
células tienen en la superficie pelos flexibles llamados
cilios o flagelos, que contienen un núcleo formado por un
haz de microtúbulos capaz de desarrollar movimientos de
flexión regulares que requieren energía. Los
espermatozoides nadan con ayuda de flagelos, por ejemplo, y las
células que revisten el intestino y otros conductos del
cuerpo de los vertebrados tienen en la superficie numerososcilios
que impulsan líquidos y partículas en una dirección determinada. Se encuentran
grandes haces de filamentos de actina en las células
musculares donde, junto con una proteína llamada miosina,
generan contracciones poderosas. Los movimientos asociados con la
división celular dependen en animales y plantas de los
filamentos de actina y los microtúbulos, que distribuyen
los cromosomas y otros componentes celulares entre las dos
células hijas en fase de segregación. Las
células animales y vegetales realizan muchos otros
movimientos para adquirir una forma determinada o para conservar
su compleja estructura interna.

Mitocondrias y
cloroplastos

Las mitocondrias son uno de los orgánulos
más conspicuos del citoplasma y se encuentran en casi
todas las células eucarióticas. Observadas al
microscopio,
presentan una estructura característica: la mitocondria
tiene forma alargada u oval de varias micras de longitud y
está envuelta por dos membranas distintas, una externa y
otra interna, muy replegada.

Las mitocondrias son los orgánulos productores de
energía. La célula necesita energía para
crecer y multiplicarse, y las mitocondrias aportan casi toda esta
energía realizando las últimas etapas de la
descomposición de las moléculas de los alimentos. Estas
etapas finales consisten en el consumo de
oxígeno
y la producción de dióxido de carbono,
proceso
llamado respiración, por su similitud con la
respiración pulmonar. Sin mitocondrias, los animales y
hongos no serían capaces de utilizar oxígeno para
extraer toda la energía de los alimentos y mantener con
ella el crecimiento y la capacidad de reproducirse. Los
organismos llamados anaerobios viven en medios sin
oxígeno, y todos ellos carecen de mitocondrias.

Los cloroplastos son orgánulos aún mayores
y se encuentran en las células de plantas y algas, pero no
en las de animales y hongos. Su estructura es aún
más compleja que la mitocondrial: además de las dos
membranas de la envoltura, tienen numerosos sacos internos
formados por membrana que encierran el pigmento verde llamado
clorofila. Desde el punto de vista de la vida terrestre, los
cloroplastos desempeñan una función
aún más esencial que la de las mitocondrias: en
ellos ocurre la fotosíntesis; esta función consiste
en utilizar la energía de la luz solar para
activar la síntesis de moléculas de carbono
pequeñas y ricas en energía, y va acompañado
de liberación de oxígeno. Los cloroplastos producen
tanto las moléculas nutritivas como el oxígeno que
utilizan las mitocondrias.

Membranas
internas

Núcleos, mitocondrias y cloroplastos no son los
únicos orgánulos internos de las células
eucarióticas delimitados por membranas. El citoplasma
contiene también muchos otros orgánulos envueltos
por una membrana única que desempeñan funciones
diversas. Casi todas guardan relación con la introducción de materias primas y la
expulsión de sustancias elaboradas y productos de
desecho por parte de la célula. Por ello, en las
células especializadas en la secreción de
proteínas, por ejemplo, determinados orgánulos
están muy atrofiados; en cambio, los
orgánulos son muy numerosos en las células de los
vertebrados superiores especializadas en capturar y digerir los
virus y
bacterias que invaden el organismo.

La mayor parte de los componentes de la membrana celular
se forman en una red tridimensional irregular
de espacios rodeada a su vez por una membrana y llamada
retículo endoplasmático (RE), en el cual se forman
también los materiales que
son expulsados por la célula. El aparato de Golgi
está formado por pilas de sacos
aplanados envueltos en membrana; este aparato recibe las
moléculas formadas en el retículo
endoplasmático, las transforma y las dirige hacia
distintos lugares de la célula.

Los lisosomas son pequeños orgánulos de
forma irregular que contienen reservas de enzimas necesarias para
la digestión celular de numerosas moléculas
indeseables. Los peroxisomas son vesículas pequeñas
envueltas en membrana que proporcionan un sustrato delimitado
para reacciones en las cuales se genera y degrada peróxido
de hidrógeno, un compuesto reactivo que puede
ser peligroso para la célula. Las membranas forman muchas
otras vesículas pequeñas encargadas de transportar
materiales entre orgánulos. En una célula
animal típica, los orgánulos limitados por
membrana pueden ocupar hasta la mitad del volumen celular
total.

División
celular

Las plantas y los animales están formados por
miles de millones de células individuales organizadas en
tejidos y
órganos que cumplen funciones específicas. Todas
las células de cualquier planta o animal han surgido a
partir de una única célula inicial —el
óvulo fecundado— por un proceso de división.
El óvulo fecundado se divide y forma dos células
hijas idénticas, cada una de las cuales contiene un
juego de
cromosomas idéntico al de la célula parental.
Después cada una de las células hijas vuelve a
dividirse de nuevo, y así continúa el proceso.
Salvo en la primera división del óvulo, todas las
células crecen hasta alcanzar un tamaño aproximado
al doble del inicial antes de dividirse. En este proceso, llamado
mitosis, se
duplica el número de cromosomas (es decir, el ADN) y cada
uno de los juegos
duplicados se desplaza sobre una matriz de
microtúbulos hacia un polo de la célula en
división, y constituirá la dotación
cromosómica de cada una de las dos células hijas
que se forman.

Pasos para la realización de la división
de las células

La célula se prepara para
dividirse.
Los cromosomas se dividen.
Se forma el huso acromático.
Las cromátidas se alinean en el centro de la
célula.
Las cromatidas se separan.
La célula se estrecha por el
centro.
La membrana celular empieza a dividirse.
Las dos nuevas células hijas reciben la misma
dotación cromosómica.

Es el proceso mediante el cual puede aislarse un gen de
entre todos los genes diferentes que existen en un organismo, lo
que permite realizar su caracterización. Esto se consigue
con la preparación de una batería de bacterias que
contienen todos los genes distintos presentes en un organismo de
manera que cada una de ellas contiene un solo gen. Esto se lleva
a cabo efectuando cortes del ADN de un individuo.
Otra alternativa es la de crear un conjunto de todas las
secuencias de ADN expresadas en una célula
específica mediante la producción de copias
complementarias de ADN a partir del ARNm hallado en dichas
células. En ambos casos, los fragmentos de ADN se unen a
un vector, un virus bacteriano conocido como bacteriófago
o a un ADN circular denominado plásmido, que se introduce
en una bacteria de forma que cada una adquiere sólo una
copia del vector y por tanto recibe sólo un fragmento de
ADN.

Los grupos preparados
de esta forma se pueden examinar para identificar la bacteria que
contiene el gen objeto de estudio. Entonces, se toma esta
bacteria y se hace crecer para producir un clon de bacterias
idénticas. Como el vector que contiene el ADN insertado se
replica siempre que la célula bacteriana se divide, se
produce la cantidad suficiente de ADN insertado clonado necesaria
para caracterizar el gen. De esta manera es posible estudiar los
genes que codifican proteínas que tienen un interés
especial, o aquellos cuya inactivación, consecuencia de
una mutación, origina una enfermedad específica.
Por ejemplo, podemos determinar su secuencia y la naturaleza de
la mutación que da lugar a una enfermedad.

Gen, unidad de herencia,
partícula de material genético que determina la
herencia de una característica determinada, o de un
grupo de
ellas. Los genes están localizados en los cromosomas en el
núcleo celular y se disponen en línea a lo largo de
cada uno de ellos. Cada gen ocupa en el cromosoma una
posición, o locus. Por esta razón, el
término locus se intercambia en muchas ocasiones con el de
gen.

Reproducción de una Célula Animal
(ejemplo: oveja)