Liceo de Coronado Biología X Nivel, 2016

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LA CÉLULA

1. Breves aspectos históricos.

El perfeccionamiento del microscopio hizo posible el descubrimiento de las células. Fue Robert Hooke , físico inglés, quien en 1665, utilizando un microscopio primitivo construido por él, observó en un pedazo de corcho muy delgado pequeñas celdas a las cuales llamó células; hasta este momento dichas celdas no se relacionaban con la vida de las plantas, sino con el almacenamiento de ciertos "jugos". Unos años más tarde, Marcelo Malpighi , anatomista y biólogo italiano, observó células vegetales vivas; fue el primero en estudiar tejidos vivos al microscopio.

En 1838, y después del perfeccionamiento del microscopio, el biólogo y botánico alemán Mathias Jakob Schleiden , trabajando en especies vegetales, afirmó que todas las plantas estaban formadas de células y que éstas correspondían a la unidad estructural del reino vegetal. Theodor Schwann , médico, fisiólogo y zoólogo alemán, establece la misma afirmación para el reino animal. En 1839 Theodor Schwann y Mathias Jakob Schleiden fueron los primeros en lanzar la teoría celular. Se aceptó por fin en 1839, que todos los seres vivos están constituidos por células.

El patólogo y también estadista Rudolf Virchow (1821–1902), en su trabajo “Patología celular” (1858), consideró a la célula como la unidad básica metabólica y estructural. En ese mismo trabajo subrayó la continuidad de los organismos: “todas las células provienen de otras células preexi stentes ”.

2. Teoría celular.

Todos estos descubrimientos dieron como resultado lo que hoy conocemos como TEORÍA CELULAR, cuyos postulados son los siguientes:

POSTULADO ENUNCIADO

LA CÉLULA ES LA UNIDAD ESTRUCTURAL O ANATÓMICA DE

TODOS LOS SERES VIVOS

Todo ser vivo está formado por células, desde los más simples, o sea los formados por una sola célula (unicelulares), hasta los más complejos formados por millones de células (pluricelulares).

LA CÉLULA ES LA UNIDAD FUNCIONAL DE LOS SERES VIVOS

La célula realiza todas las funciones propias de los seres vivos, es decir, se reproduce, crece, se alimenta, metaboliza, reacciona ante el medio y muere.

LA CÉLULA ES LA UNIDAD REPRODUCTORA O DE ORIGEN DE LOS

SERES VIVOS

Toda célula procede de otra célula al igual que todo ser vivo, procede de otro ser vivo (Omnis cellula e cellula ).

LA CÉLULA ES LA UNIDAD GENÉTICA

Cada célula contiene toda la información hereditaria necesaria para el control de su propio ciclo y del desarrollo y el funcionamiento de un organismo de su especie, así como para la transmisión de esa información a la siguiente generación celular.

3. Tipos de células. Los seres vivos en este planeta, pueden clasificarse en dos grandes grupos de acuerdo a la presencia o no de un núcleo definido. Los procariotas y eucariotas .

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PROCARIONTE EUCARIONTE

Son todas aquellas células que NO presentan núcleo definido .

En estas células, que no poseen membrana nuclear, su material genético se encuentra en el citoplasma contenido en una molécula circular de ADN.

No poseen organelas membranosas, aunque si poseen ribosomas .

Todos los organismos que presentan este tipo de células se ubican en un reino particular llamado REINO MONERA (bacterias)

Son todas aquellas células que poseen un núcleo definido .

Presentan membrana nuclear y su material genético o hereditario se encuentra contenido en este núcleo, en estructuras especializadas llamadas cromosomas.

Presentan organelas membranosas y se ubican en Reinos tan diversos como lo son los Reinos PROTISTA (protozoarios), FUNGI (hongos), PLANTAE (plantas) y ANIMALIA (animales).

Dentro de las células eucariotas, es usual hacer la diferencia entre los tipos de células pertenecientes a los organismos del reino vegetal y del reino animal. Las diferencias son las siguientes :

CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL

• No pueden realizar la fotosíntesis pues carecen de cloroplastos.

• Presentan centrosoma, que dará origen luego a los centriolos, organelos temporales importantes en la reproducción celular o MITOSIS.

• Almacenan los carbohidratos en forma de glucógeno.

• Presentan formas irregulares. • Sus vacuolas presentan sobre todo una función

digestiva y son relativamente pequeñas.

• Realizan la fotosíntesis gracias a la presencia de cloroplastos.

• No presentan centrosoma ni centriolos. • Almacenan los carbohidratos en forma de

celulosa, almidones y fructosa. • Presentan formas geométricas. • Sus vacuolas presentan almacenan

especialmente agua y almidones. • Además de presentar membrana celular como

las animales, presentan también pared celular formada por celulosa que confiere forma y sostén a este tipo de células.

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4. Organelas celulares: Organela Función Característica

Ribosomas

Se encargan de la síntesis de proteínas mediante la información suministrada por el ARN, proteínas que son esenciales para la regeneración y formación de tejidos.

Están formadas por dos subunidades esféricas. Único organelo que se encuentra en células procariontes.

RETÍCULO Endoplasmático

Funcionan como almacén de proteínas que se sintetizan (forman) en los ribosomas. También comunican el núcleo con el citoplasma celular.

Es una red de túbulos y sacos planos y curvos encargada de transportar materiales a través de la célula. Atraviesa todo el citoplasma.

Retículo Endoplasmático Rugoso (RER).

Producción de las proteínas a través de los ribosomas.

Tubos y canales conectados entre sí. Predomina en células que exportan proteínas. Se ubica a continuación de la membrana nuclear. Forma cisternas.

Retículo endoplasmático

Liso (REL)

Se encarga de transportar materiales y secreción de sustancias. Metaboliza lípidos. Almacena el calcio.

Red de sacos aplanados. Presentes en células que fabrican hormonas esteroideas (gónadas y suprarrenales) y células hepáticas.

Aparato de GOLGI

Funciona como constructor de azúcares que almacena junto con las proteínas. También se forma aquí la pared celular de las células vegetales

Está formado por una serie de sacos discoidales, llamados dictiosomas, que secretan sustancias digestivas.

Lisosomas Aportan sustancias digestivas a las vacuolas para realizar la digestión de las sustancias ingeridas por las células.

Son pequeñas bolsas globulares cargadas de jugos digestivos. Son abundantes en los glóbulos blancos o leucocitos (sistema de defensa del organismo).

Vacuolas

En las células animales tienen función digestiva, mientras que en las células vegetales tienen función de almacenamiento de sustancias como agua, almidones y grasas.

Son sacos o bolsas formadas por porciones de la membrana celular y son más frecuentes y de mayor tamaño en las células vegetales.

Plastos o Plastidios

Son organelos propios de las células vegetales y de algunos de los organismos de los Reinos Monera y Protista. Se encargan de dar coloración a frutas y verduras y pueden ser de color amarillo, rojo o naranja (cromoplastos). Los leucoplastos almacenan almidones y están presentes en semillas, raíces y frutos

Presentan formas similares a los cloroplastos, los cuales son un tipo particular de plastidios.

Cloroplastos

Se encargan de convertir la energía luminosa del sol en energía química (ATP y coenzimas reducidas [NDPH] por medio de la clorofila, que es una sustancia especializada en este proceso. Fija el CO2 para formar glucosa.

Son organelas propias de las células vegetales que se caracterizan por poseer una doble membrana. Son semiautónomos dado que poseen su propio ADN y son capaces de autoduplicarse. Poseen sacos membranosos interconectados en forma de disco que reciben el nombre de tilacoides. La sección membranosa de los tilacoides recibe el nombre de lamelas.

Centrosoma Se encarga de la formación de los centríolos que tendrán un papel importante en la división celular.

Son corpúsculos esferoidales que están presentes sólo en las células animales.

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Organela Función Característica

Centriolos

Se encargan de la formación del HUSO ACROMÁTICO, especie de filamentos que permiten el movimiento de los cromosomas que se sujetan a él por medio del centrómero.

Se forman a partir del centrosoma y son propios de las células animales.

Mitocondria

Es la central energética de las células. En ella se realiza la respiración celular por medio de la cual la célula obtiene energía. Su principal función es aprovechar la energía que se obtiene de los diversos nutrientes y transmitirla a una molécula capaz de almacenarla, el ATP (adenosin-tri-fosfato).

Tienen forma ovoidal y están constituidas por una doble membrana. En su interior existen crestas llamadas crestas mitocondriales. Presentan ADN y ribosomas similares a los procariontes.

Peroxisomas Degradan el H2O2, etanol y ácidos grasos. Son vesículas grandes, abundantes en células hepáticas

Glioxisomas Convierten los lípidos en azúcares en semillas en germinación Presente en células vegetales.

Núcleo celular

Presente en células eucariotas. Contiene el material genético constituido por ADN, junto con proteínas especiales llamadas histonas.

El núcleo es generalmente grande, posee una membrana porosa y en su interior se encuentra el ADN en forma de hilos delgados, llamada cromatina. Cuando la célula comienza su proceso de división (cariocinesis), la cromatina se condensa y los cromosomas se hacen visibles como entidades independientes.

Membrana nuclear

Permite la transferencia de materiales entre el núcleo y el citoplasma. Cubre el núcleo.

Membrana celular

Se encarga de mantener y delimitar lo que entra y sale de la célula, siendo la frontera entre lo intracelular y lo extracelular.

Posee una composición química de fosfolípidos y proteínas

Pared celular

La pared celular, que es externa a la membrana plasmática, mantiene la forma de la célula y la protege de daños mecánicos.

Tanto las células bacterianas, de los hongos, varios grupos de protozoarios y las especies vegetales, están encapsuladas en una pared celular gruesa y sólida. En la célula vegetal la pared celular está compuesta de polisacáridos, principalmente celulosa; esta pared presenta plasmodesmos u orificios.

Citoplasma

Su función es albergar los orgánulos celulares y contribuir al movimiento de estos. También desempeña funciones nutritivas (incorporación de sustancias que van a ser transformadas para liberar energía), de almacenamiento de sustancias de reserva, y Estructural , ya que le da soporte y forma a la célula.

Al citoplasma también se le conoce como matriz citoplasmática , y su apariencia es la de sustancia viscosa, por lo que también se le da el nombre de citosol o hialoplasma . Se ubica entre la membrana citoplasmática y el núcleo en las células eucariotas. En las células procariotas está contenido entre la membrana plasmática. Se divide en ectoplasma y endoplasma.

5. Membrana plasmática.

La membrana celular o plasmática es una estructura laminar que engloba a las células, define sus límites y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior y el exterior de éstas.

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5.1. Modelo membranal. • El actual modelo de la estructura de la membrana plasmática es el resultado de un largo camino

que comienza con las observaciones indirectas que determinaron que los compuestos liposolubles pasaban fácilmente esta barrera lo que llevó a Overton , en 1902, a sostener que su composición correspondía al de una delgada capa lipídica.

• Posteriormente se agregó a esta propuesta la que sostenía que en la composición también intervenían proteínas.

• Hacia 1935 Danielli y Davson sintetizaron los conocimientos proponiendo que la membrana plasmática estaba formaba por una "bicapa lipídica " con proteínas adheridas a ambas caras de la misma.

• La integración de los datos químicos, físico-químicos y las diversas técnicas de microscopía llevó al actual modelo de mosaico fluido propuesto por Singer y Nicolson (1972).

• Según este modelo del mosaico fluido, que ha tenido gran aceptación, las membranas constan de una bicapa lipídica (una doble capa de lípidos) en la cual están inmersas diversas proteínas.

5.2. Constitución. � Está formada principalmente por fosfolípidos, colesterol, glúcidos y proteínas. � La principal característica de esta barrera es su permeabilidad selectiva, lo que le permite

seleccionar las moléculas que deben entrar y salir de la célula. � Posee una composición química de 52% proteínas, 40 % de lípidos, y 8% de carbohidratos.

5.3. Lípidos de la membrana. � Existen 109 moléculas lipídicas en la membrana plasmática de una célula animal pequeña. � La molécula primaria de la membrana celular es el fosfolípido, y en segunda instancia, el

colesterol. � Los fosfolípidos en la membrana se disponen en una bicapa con sus colas hidrofóbicas dirigidas

hacia el interior, quedando de esta manera entre las cabezas hidrofílicas que delimitan la superficie externa e interna de la membrana.

� El espesor de la membrana es de alrededor de 7 nanómetros.

5.4. Funciones de la membrana plasmática. � Mantener el medio intracelular diferenciado del entorno. � Crea una barrera selectivamente permeable en donde solo entran o salen las sustancias

estrictamente necesarias. � Transporta sustancias de un lugar de la membrana a otro, como por ejemplo, acumulando

sustancias en lugares específicos de la célula que le puedan servir para su metabolismo.

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� Percibe y reacciona ante estímulos provocados por sustancias externas (ligandos ). � Media las interacciones que ocurren entre células.

5.5. Proteínas de la membrana. Las proteínas forman parte de la constitución de las membranas y tienen diversas funciones: � Transportar materiales (proteínas que cambian de forma). � Actuar como enzimas (integrales o periféricas). � Receptores, son proteínas integrales que reconocen determinadas moléculas a las que se unen. � Canales, cuya función es unir células estructurales entre sí; permiten el paso de K+, Na+ y Ca+

5.6. Transporte a través de la membrana y transport e membranal. 5.6.1. Tipos de transporte:

A. Transporte pasivo: o No requieren energía por parte de la célula ya que las sustancias se mueven hacia los

gradientes de alta concentración de soluto. Los gradientes controlan la dirección hacia dentro o fuera de la célula.

o Se origina la difusión, que es el movimiento de un líquido de las regiones de alta concentración a las de baja concentración. Hay dos tipos: la difusión simple y la difusión fac ilitada .

Difusión simple : las moléculas se difunden por las membranas hasta un gradiente de menor concentración. La rapidez depende del tamaño de la molécula. Ejemplos: agua, gases disueltos (O2 y CO2) y moléculas solubles en lípidos (alcohol y vitamina A).

Difusión facilitada: l as moléculas como los iones K+, Na+ Ca2+, aminoácidos y monosacáridos no pueden atravesar la membrana por la capa de fosfolípidos, sino que lo hacen a través de proteínas de transporte (globulares).

Ósmosis . Es un tipo de difusión de agua a través de una membrana con permeabilidad diferencial, por lo cual recibe el nombre de osmosis. Permite el paso del agua pero de otras sustancias no. En cuanto a la ósmosis, pueden darse tres tipos de soluciones: � Isotónicas : Existe un equilibrio en la cantidad de soluto, fuera y dentro de la célula, por

lo que no hay osmosis. � Hipertónicas : La concentración de soluto es mayor en el exterior, por lo que el agua

sale de la célula y crea un estado de plasmólisis. � Hipotónicas : La concentración de soluto es mayor en el interior, por lo que el agua entra

a la célula creando un estado de turgencia.

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B. Transporte activo: La célula permite el paso de sustancias hacia dentro o hacia fuera de ella, pero consumiendo energía. Hay dos tipos de transporte activo: Endocitosis y Exocitosis

B.1. Endocitosis. Es el movimiento de partículas grandes dentro de una célula mediante un proceso en el cual la membrana plasmática engloba material extracelular (de fuera de la célula), formando sacos rodeados por membrana que entran al citoplasma. La endocitosis se divide en dos tipos:

B.1.1. Fagocitosis : Es el proceso mediante el cual algunas células como las amebas o los glóbulos blancos, ingieren partículas sólidas del medio por engrosamiento formando una especie de bolsa la cual recibe el nombre de vesícula.

B.1.2. Pinocitosis : es un proceso similar al anterior, pero lo que engloba la célula son sustancias líquidas.

B.2. Exocitosis. Es el proceso a través del cual la célula transporta sustancias de desecho o elaboradas por otros organelas celulares, del interior al exterior de la célula a través de la membrana.

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edición. México D.F., México. 924 pp.

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