III. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR3.1. POSTULADOS DE LA TEORIA CELULAR

La célula es la unidad estructural de los organismos vivos. El cuerpo de todos los seres vivos está constituido por células y por las sustancias que ellas producen.

La célula es la unidad fundamental de los sistemas vivientes. La vida sólo se expresa en las células o en organismos multicelulares, y consiste fundamentalmente en actividades metabólicas que sirven de base a todos los fenómenos vitales.

La célula es la unidad genética o reproductiva de los seres vivos. En la célula está contenido el material genético (ADN) que permiten que los organismos se reproduzcan y transmitan sus características a la descendencia.

3.2. LOS TIPOS DE CELULAS.

Es posible clasificar a las células en dos categorías: procariotas y eucariotas. Desde el punto de vista evolutiva, se consideran que los procariotas son antecesoras de los eucariotas. Los fósiles que datan de tres mil millones de años se manifiestan únicamente como procariotas, en tanto que los eucariotas aparecieron probablemente hace mil millones de años. A pesar de las diferencias existen grandes semejanzas en su organización molecular y en sus funciones. Por ejemplo, ambos utilizan un mismo código genético y una maquinaria similar para sintetizar proteínas. En el siguiente cuadro se presentan algunas de las diferencias principales:

Característica Procariontes EucariontesEnvoltura nuclear Ausente Presente DNA Desnudo Combinado con proteínasCromosomas Unicos Multiples Nucleolos Ausentes Presentes División Fisión binaria Mitosis o meiosis Endomembranas Ausentes Presentes Pared celular No celulósica Celulósica en vegetalesCitoesqueleto Ausente Presente

ORGANIZACIÓN DE LA CÉLULA EUCARIÓTICA

3.3. COMPONENTES DE LA MEMBRANA PLASMATICA

La membrana que envuelve el citoplasma se encarga de que la célula mantenga su identidad y su individualidad, es decir, de que sus condiciones internas se mantengan con relativa independencia de lo que ocurre en el medio. Esto se debe a que la membrana desempeña dos funciones fundamentales

Captar sustancias y señales de su ambiente y desencadenar respuestas intracelulares a ellas. Permitir y controlar el intercambio de sustancias entre la célula y el ambiente.

Todas estas tareas están estrechamente ligadas a su particular composición y estructura. La membrana plasmática está formada por proteínas y lípidos en una relación promedio de 50%. Estos componentes se hallan formando una estructura conocida como "mosaico fluido".

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A. Bicapa Lipídica. Los lípidos que forman la membrana son principalmente fosfolípidos. Estos se hallan formando una doble capa en la cual dejan expuestas sus cabezas hidrofílicas y escondidas sus colas hidrofóbicas. En cada estrato de la bicapa, los lípidos están continuo movimiento lateral y de rotación, confiriéndole a la membrana su carácter fluido. Además de fosfolípidos hay colesterol (sólo en los eucariontes) y glicolípidos (sólo en la capa externa de la membrana). Estos últimos, más las glicoproteínas, proveen una porción de carbohidratos que se disponen en la superficie celular externa conocida como glicocálix. Estos carbohidratos son importantes en el reconocimiento celular. En las células vegetales la capa de glúcidos externa origina la pared celular, formada por celulosa.

B. Proteínas de la membrana En la bicapa lipídica están incrustadas las proteínas de la membrana cuya proporción varía de célula en célula. Por ejemplo, la membrana de las vainas de mielina posee un 80% de lípidos y un 20% de proteínas, mientras que en la membrana interna de las mitocondrias esa relación se invierte. Las proteínas de las membranas celulares se clasifican en periféricas e integrales. Las proteínas periféricas se hallan sobre ambas caras de la membrana, ligadas a las cabezas de los fosfolípidos o a proteínas integrales por uniones no covalentes. De la superficie de las proteínas emergen los residuos de los aminoácidos polares, los cuales interactúan con grupos químicos de la propia membrana y de los medios que la bañan.

3.4. MECANISMOS DE TRANSPORTE

La membrana no deja pasar con la misma facilidad a todas las sustancias, sino que es capaz de discriminar entre diferentes partículas. Por ello decimos que es diferencialmente permeable Las sustancias pueden pasar por la bicapa lipídica que hace prácticamente imposible el paso de sustancias hidrofílicas, por pequeñas que sean, como los iones. En cambio, deja pasar con facilidad algunas moléculas polares sin carga como el agua y la urea y moléculas apolares pequeñas como el oxígeno. Por las proteínas pasa el resto de las sustancias, las hidrosolubles pasan por la membrana gracias a ciertas proteínas que funcionan como:

Canales, para el paso pasivo de iones Transportadores, para el paso pasivo de moléculas grandes como la glucosa. Bombas para el paso activo de iones. Anclajes Enzimas Marcadores

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Entre la cara externa de la membrana y la cara interna existen gradientes electroquímicos para muchas sustancias. La membrana puede permitir el transporte a favor de estos gradientes, es decir, hacia zonas de menor concentración, o en contra de ellos, o sea, hacia zonas de mayor concentración. Si el movimiento de partículas ocurre a favor del gradiente electroquímico se trata de un transporte pasivo, en cambio, si ocurre en contra se trata de un transporte activo.

3.5. TRANSPORTE PASIVO

Debido a que están chocando entre sí, las moléculas tienden a moverse espontáneamente desde donde se encuentran más concentradas hacia donde lo están menos, hasta que alcanzan una distribución uniforme, es decir, la tendencia espontanea de las moléculas es moverse a favor de su gradiente electroquímico. Recordemos que este movimiento de las partículas, que hace que se distribuyan homogéneamente, se llama difusión. A través de la membrana reconoceremos tres tipos de difusiones o de transporte pasivo, los cuales se describen a continuación:

A. DIFUSIÓN SIMPLE: A través de la bicapa. Recordemos que, a través de la bicapa pasan libremente el agua, el

oxígeno y las moléculas liposolubles. A través de canales iónicos. Los canales iónicos son complejos proteicos cilíndricos con un

hueco central por donde pueden difundir los iones. Se cierran o se abren según diferentes condiciones de la membrana, por ejemplo, algunos son sensibles al potencial eléctrico y otros a la presencia de ciertas sustancias. Los canales iónicos son específicos, es decir, si un canal es para el ion sodio, no deja pasar ningún otro ion. La velocidad de difusión es directamente proporcional a la diferencia de concentración que hay entre el exterior y el interior de la célula.

B. DIFUSIÓN FACILITADA. Es el transporte pasivo que realizan unas proteínas de la membrana llamadas transportadoras o permeasas. Estos transportadores agarran la partícula que van a transportar y con ello cambian de forma dejándola al otro lado de la membrana. Son altamente específicos.

3.7. TRANSPORTE ACTIVO

El transporte activo es el que ocurre contra el gradiente electroquímico de las sustancias, es decir, desde donde está menos concentrado hacia donde lo están más. Es comparable al desplazamiento de un objeto cuesta arriba, es decir, requiere un gasto de energía. Este transporte lo realizan proteínas de membrana llamadas "bombas" que obtienen su energía hidrolizando ATP (por lo que se les llama también ATPasas. El ejemplo más conocido es el de la bomba de sodio -potasio ATP-asa, encargada de sacar Na+ de la célula y

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de entrar K+ a ella, para mantener un gradiente de concentración para cada uno de estos iones. Estos gradientes son usados por las células nerviosas para propagar impulsos por sus membranas.

3.8. TRANSPORTE MEDIADO POR VESICULAS

Para el transporte de grandes masas de líquidos o de grandes partículas hacia el interior, y para la expulsión de moléculas grandes, las células utilizan vesículas. Estas son unas esferas rodeadas de membranas cuyo contenido permanece sin contacto con el resto del citoplasma. Hay dos tipos.

a. Endocitosis. Es la incorporación de líquido o partículas a la célula, las vesículas se desprenden de la membrana hacia adentro conteniendo lo ingerido. En el caso de que lo incorporado sea líquido (solución) se habla de pinocitosis y en caso de que sean grandes partículas de fagocitosis.

b. Exocitosis. Es la salida de sustancias mediante vesículas. Algunas de las sustancias exocitadas se unen a la cubierta de la célula, otras forman parte de la matriz extracelular y, por último, otras difunden hacia el líquido intercelular.

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La endocitosis involucra una disminución momentánea del área de superficie de la membrana, mientras que la exocitosis, lo contrario. Esto hace necesario cuidadosos mecanismos de regulación de ambos procesos de modo que se mantengan constante el área de la superficie celular.

3.9 COMUNICACIÓN INTERCELULAR

Las células de un organismo multicelular necesitan comunicarse con el fin de regular el desarrollo, controlar el crecimiento y regular las diferentes funciones de modo que las partes del organismo se desempeñen como una unidad. Existen tres modalidades de comunicación intercelular: comunicación a distancia, mediante sustancias químicas; comunicación por contacto, mediante estructuras de la membrana plasmática; por contacto, mediante uniones comunicantes. La primera forma tiene, a su vez, tres modalidades:

A. Comunicación endocrina. Consiste en que las células vierten sustancias químicas a la sangre para que sirvan como mensajeros llegando hasta una estructura distante. Estos mensajeros químicos se denominan hormonas.

B. comunicación paracrina. Involucra mensajeros químicos, pero que son vertidos hacia el líquido que rodea a la célula para que lleguen hasta las células circundantes. Este es el caso Comunicación sináptica. Es propia del sistema nervioso. Se establece entre dos neuronas para permitir que un impulso pase de una a la otra, a través del pequeño espacio que las separa. También involucra la participación de mensajeros químicos, pero éstos, llamados neurotransmisores, sólo afectan a las neuronas que están conectadas sinápticamente.

C. Comunicación Autocrina. La molécula señal actúa sobre la misma célula que la produce. Los factores de crecimiento son señales autocrinas que secretan las células para estimular su propio crecimiento y proliferación.

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