LA CÉLULA Y SUS PARTES

LA CÉLULA Y SUS PARTES

CONCEPTO DE LA CÉLULA.

Célula, unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas, mientras que los animales y plantas están formados por muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos. Aunque los virus y los extractos acelulares realizan muchas de las funciones propias de la célula viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducción propios de las células y, por tanto, no se consideran seres vivos. La biología estudia las células en función de su constitución molecular y la forma en que cooperan entre sí para constituir organismos muy complejos, como el ser humano. Para poder comprender cómo funciona el cuerpo humano sano, cómo se desarrolla y envejece y qué falla en caso de enfermedad, es imprescindible conocer las células que lo constituyen.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA CÉLULA

La célula está envuelta en una membrana —llamada membrana plasmática— que encierra una sustancia rica en agua llamada citoplasma, en la que, a menudo, es posible diferenciar la presencia de orgánulos celulares –entre ellos el núcleo celular- y, son frecuentes, otros envoltorios exteriores. En el interior de las células tienen lugar numerosas reacciones químicas que les permiten crecer, producir energía y eliminar residuos. El conjunto de estas reacciones se llama metabolismo (término que proviene de una palabra griega que significa cambio). En los animales y en las plantas superiores presentan especializaciones y se diferencian en tejidos, con tipos celulares de forma y función diferente: tejidos epidérmicos y epiteliales, muscular, nervioso,...

Hay células de formas y tamaños muy variados. Algunas de las células bacterianas más pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de una micra o µm (1 µm es igual a una millonésima de metro) de longitud. En el extremo opuesto se encuentran las células nerviosas, corpúsculos de forma compleja con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios metros de longitud (las del cuello de la jirafa constituyen un ejemplo espectacular). Casi todas las células vegetales tienen entre 20 y 30 µm de longitud, forma poligonal y pared celular rígida. Las células de los tejidos animales suelen ser compactas, entre 10 y 20 µm de diámetro y con una membrana superficial deformable y casi siempre muy plegada.

Pese a las muchas diferencias de aspecto y función. Todas las células contienen información hereditaria codificada en moléculas de Ácido desoxirribonucleico (ADN); esta información dirige la actividad de la célula y asegura la reproducción y el paso de los caracteres a la descendencia. Estas y otras numerosas similitudes (entre ellas muchas moléculas idénticas o casi idénticas) demuestran que hay una relación evolutiva entre las células actuales y las primeras que aparecieron sobre la Tierra.

TIPOS DE CÉLULAS

Eucariota: célula animal

Las estructuras internas de la célula animal están separadas por membranas. Destacan las mitocondrias, orgánulos productores de energía, así como las membranas apiladas del retículo endoplasmático liso (productor de lípidos) y rugoso (productor de proteínas). El aparato de Golgi agrupa las proteínas para exportarlas a través de la membrana plasmática, mientras que los lisosomas contienen enzimas que descomponen algunas de las moléculas que penetran en la célula. La membrana nuclear envuelve el material genético celular.

Procariota: cianobacteria

Las bacterias y otras células procarióticas carecen casi siempre de muchas de las estructuras internas propias de las células eucarióticas. Así, el citoplasma de las procarióticas está rodeado por una membrana plasmática y una pared celular (como en las células vegetales), pero no hay membrana nuclear ni, por tanto, núcleo diferenciado. Las moléculas circulares de ADN están en contacto directo con el citoplasma. Además carecen de mitocondrias, retículo endoplasmático, cloroplastos y aparato de Golgi. Aunque, en general, las células procarióticas carecen de estructuras internas delimitadas por membrana, las cianobacterias, como la ilustrada aquí, sí contienen numerosas membranas llamadas tilacoides, que contienen clorofila y pigmentos fotosintéticos que utilizan para captar la energía de la luz solar y sintetizar azúcares.

Eucariota: célula vegetal

Las células vegetales, así como las animales, presentan un alto grado de organización, con numerosas estructuras internas delimitadas por membranas. La membrana nuclear establece una barrera entre la cromatina (material genético) y el citoplasma. Las mitocondrias, de interior sinuoso, convierten los nutrientes en energía que utiliza la planta. A diferencia de la célula animal, la vegetal contiene cloroplastos, unos orgánulos capaces de sintetizar azúcares a partir de dióxido de carbono, agua y luz solar. Otro rasgo diferenciador es la pared celular, formada por celulosa rígida, y la vacuola única y llena de líquido, muy grande en la célula vegetal.

Diferencias entre célula eucariota y procariota:

Células procariotasLas células procariotas no poseen un núcleo celular delimitado por una membrana.
Los organismos procariontes son las células más simples que se conocen. En este grupo se incluyen las algas azul-verdosas y las bacterias.

Células eucariotasLas células eucariotas poseen un núcleo celular delimitado por una membrana. Estas células forman parte de los tejidos de organismos multicelulares como nosotros. Poseen múltiples orgánulos.
Las Células animales y células vegetales son eucariotas.

PARTES DE LA CÉLULA

Las tres partes fundamentales de la célula  son la membrana, el citoplasma y el núcleo celular.

MEMBRANA CELULAR (PLASMÁTICA)

Es un filtro altamente selectivo que conserva concentraciones desiguales de iones a ambos lados de ella y permite que las sustancias nutritivas entren a la célula y que los productos de desecho salgan de ella.

Se han propuesto varios modelos para la membrana plasmática. De todos, el llamado "modelo de mosaico fluído" de Singer y Nicholson está más acorde con nuestros conocimientos actuales. Este modelo considera que la membrana celular consta de una capa bimolecular de fosfolípidos, en las que se intercalan unidades globulares de proteína a intervalos variables para formar un mosaico con la capa de lípidos. Se ha demostrado que estas proteínas integrantes de la membrana tienen regiones hidrófobas e hidrófilas, y es probable que las porciones hidrófobas están incluidas en la capa central de lípidos de la membrana, con las regiones hidrófilas expuestas en la superficie.

RETÍCULO PLASMÁTICO

Se divide en granular y liso. El retículo endoplásmico granular presenta en las paredes de sus cisternas ribosomas. Allí se produce la síntesis de proteínas. Los ribosomas se unen a cadenas de RNA.

RETÍCULO ENDOPLASMICO LISO (AGRANULOSO)

En contraste con el retículo endoplásmico rugoso, el liso, como indica su nombre, carece de gránulos ribosómicos. Esta organela tiene forma tubular o vesicular y es más probable que aparezca como una profusión de conductos interconectados de forma y tamaño variables que como acúmulos de cisternas aplanadas, características del retículo endoplásmico rugoso. Las membranas del retículo endoplásmico liso se originan del retículo endoplásmico rugoso, y se pueden unir directamente con éste e indirectamente, por medio de vesículas pequeñas, con el aparato de Golgi. El retículo endoplásmico liso no participa en la síntesis de proteínas.

RIBOSOMAS

Se encuentran en todas las células, excepto eritrocitos maduros, y pueden estar unidos al retículo endoplásmico rugoso y formar parte de él, o encontrarse libres en el citoplasma.

Sea que estén libres o unidos, los ribosomas se encuentran por lo general en acúmulos llamados polisomas o polirribosomas. Estos acúmulos representan grupos de ribosomas unidos por una cadena de RNA mensajero. Se ha sugerido que los ribosomas libres sintetizan proteínas que la célula usa para sus propias necesidades, como la replicación, en tanto que los ribosomas unidos a las membranas sintetizan proteínas que serán secretadas por la célula y usadas en otras partes del cuerpo.

APARATO DE GOLGI

El aparato o complejo de Golgi consta de pilas de sacos aplanados localizados en el citoplasma de muchas células.

El aparato de Golgi participa en el flujo de membrana, en el transporte y concentración de materiales de secreción y su liberación de la célula, en la síntesis de algunos productos secretorios, en particular glucoproteínas y mucopolisacáridos, y en la formación de lisosomas primarios.

LISOSOMAS

Son estructuras citoplásmicas rodeadas de membrana que aparecen granulosas durante la inactividad, pero que adoptan el aspecto de vesículas cuando se activan. Se cree que se originan en el aparato de Golgi, pero en algunas células, o bajo determinadas condiciones, pueden derivarse de algunas porciones del retículo endoplásmico.

Debido a que participan en la digestión, su aspecto depende de su estado funcional, lo que produce una gran variedad de aspectos, o pleomorfismo. Los lisosomas se encuentran en todas las células, excepto los eritrocitos, pero son particularmente abundantes en macrófagos, leucocitos neutrófilos, células hepáticas y células del túbulo proximal del riñón.

En algunas células de vida prolongada (p.ej., neuronas, músculo cardiaco y hepatocitos), se acumulan grandes cantidades de cuerpos residuales (lipofucsina) con la edad.

MITOCONDRIAS

Como característica, son organelas rodeados de membrana, muy flexibles y libres en el citoplasma. A veces son contráctiles o móviles. Son propensas a hincharse en ciertos estados fisiológicos. Tienen gran importancia en el metabolismo energético como la principal fuente de adenosintrifosfato (ATP) y son el sitio de muchas

reacciones metabólicas. En ellas radica el sistema del citocromo para transferencia de electrones capaz de fijar la energía obtenida de las oxidaciones del ciclo de Krebs para dar ATP.

Las mitocondrias son la principal fuente de energía de las células. De manera adicional, concentran el calcio y conservan un medio cálcico general dentro del citoplasma.

EL CITOPLASMA

Llamamos citoplasma (flechas azules) al contenido celular entre la Membrana plasmática y el Núcleo.
La apariencia del citoplasma es granulosa debido a la abundancia de los ribosomas y de los orgánulos.

En el citoplasma se encuentra el citosol o hialoplasma; se trata de una solución principalmente constituida por agua y enzimas y en ella se realizan numerosas reacciones metabólicas de la célula.

Núcleo

Es un orgánulo típico de células eucarióticas.   En las células procarióticas se denomina nucleoide a la región citoplasmática en la que se encuentra el ADN dispuesto en una sola molécula circular. Posición: es característica para cada tipo celular, en células embrionales ocupa el centro, en células adultas generalmente está desplazado hacia un costado porque el centro está ocupado por una o más vacuolas.   Número: la mayoría de las células de plantas superiores son uninucleadas, aunque ciertas células especializadas pueden ser multinucleadas: cenocitos, durante un período de su existencia o toda la vida (fibras liberianas, tubos laticíferos, endosperma). Constancia: normalmente todas las células vivas tienen núcleo, aunque hay excepciones.  Los tubos cribosos del floema carecen de núcleo a la madurez, sin embargo reciben la influencia del núcleo de las células acompañantes.

FUNCIONES  del  NÚCLEO

La principal es la replicación y transcripción de los ácidos nucleicos. Almacena la información genética, pasándola a las células hijas en el momento de la división celular. Una parte de la información genética se encuentra almacenada en el ADN de cloroplastos (5-10%) y  mitocondrias (2-5%).
El núcleo controla todas las actividades celulares, ejerciendo su control al determinar qué proteínas enzimáticas deben ser producidas por la célula y en qué momento. El control se ejerce a través del ARN mensajero.  El ARN mensajero, que se sintetiza por transcripción del ADN, lleva la información al ARN ribosómico, en el citoplasma, donde tiene lugar la síntesis de proteínas enzimáticas que controlan los procesos metabólicos.

ESTRUCTURA DEL NÚCLEO INTERFÁSICO

La interface es un estado aparente de reposo, es la etapa de mayor actividad metabólica.  En interface se pueden observar en el núcleo:

 Bullet 

Envoltura nuclear o carioteca: Presenta dos capas, dos unidades de membrana, que limitan un espacio perinuclear entre ambas. La envoltura nuclear es una diferenciación local del RE, y está conectada con él, de manera que el espacio perinuclear se continúa con el lumen de las cisternas del RE llenas de  enquilema. Exteriormente presenta ribosomas como el  RE rugoso.

 La envoltura nuclear presenta  poros distribuidos regularmente, y no son simples aberturas sino que están ocupadas por una estructura compleja: el anillo, que está constituido por 2 ciclos de 8 unidades de naturaleza ribonucleica, esféricas dispuestas simétricamente (Fig. 9.2). Entre el anillo y el poro circular o poligonal hay un sistema de fibrillas o proyecciones cónicas o fibrosas y puede haber una partícula central más o menos del tamaño de los ribosomas (Fig. 9.2). La cantidad de poros es mayor en los núcleos fisiológicamente más activos: a través de ellos pasan moléculas de ARN, proteínas y enzimas, es decir que los poros son translocadores de moléculas. Generalmente están dispuestos al azar, pero en  Equisetum forman un cinturón alrededor del núcleo.

 Unida a la superficie interna de la envoltura nuclear se encuentra una capa delgada de proteínas, la lámina nuclear.  Las proteínas de la lámina nuclear pertenecen al grupo de los filamentos intermedios de proteínas citoesqueléticas. La lámina nuclear interviene en la fijación de partes determinadas del cromosoma a dicha envoltura durante la interface.

Nucleolos: Tienen una estructura proteica densa (hasta un 40%), y dos tipos de elementos: gránulos de ARN y fibrillas de ADN. Su función principal es la síntesis del ARN ribosómico. Los nucleolos están asociados con los cromosomas SAT o con satélite. Es por eso que el número de nucleolos en el núcleo corresponde normalmente al de cromosomas SAT. En este tipo de cromosoma el segmento de ADN conocido como zona organizadora nucleolar, codifica para el ARN ribosómico. Durante la división celular el nucleolo sufre cambios cíclicos, se desorganiza durante la profase y se vuelve a organizar en la telofase. Su tamaño es una medida de la intensidad de la síntesis proteínica celular.
	Cariolinfa, nucleoplasma o jugo nuclear. Es un gel constituido por proteínas estructurales. Este tipo de proteínas no manifiesta ninguna actividad enzimática, se caracterizan por su estabilidad y por formar estructuras moleculares filamentosas.

Cromatina: El interior del núcleo está ocupado por la cromatina formada por  proteínas y ADN  (ácido desoxirribonucleico), sustancia que constituye los cromosomas.  La cromatina debe su nombre al hecho de que se tiñe con colorantes básicos. En interfase la cromatina  está descondensada al máximo, para posibilitar la replicación y la transcripción. Mediante la condensación las secuencias de ADN se vuelven inaccesibles; así se opera la represión génica al impedirse las actividades de replicación y transcripción. La condensación es la expresión morfológica de la inactivación de la cromatina.  En cada tipo de célula de una planta  algunos genes están en actividad  y los demás quedan bloqueados. Cromosomas: En las células eucarióticas el ADN se encuentra fragmentado en varias porciones lineares que son los cromosomas. En interfase sus extremos están fijados a la lámina nuclear. Son los portadores de la información hereditaria. Sólo son visibles durante la división celular, cuando aparecen como cuerpos cilíndricos que se tiñen intensamente.