Célula

La Célula (palabra proveniente del latín cella=celda) es la unidad estructural, funcional y biológica básica de todos los organismos vivos conocidos. Una célula es la unidad de vida más pequeña.

Las células a menudo se llaman los “bloques de construcción de la vida”. El estudio de las células se llama biología celular.

La Célula

Características generales de una célula

Las células consisten en un citoplasma encerrado dentro de una membrana, que contiene muchas biomoléculas como proteínas y ácidos nucleicos. Los organismos se pueden clasificar como unicelulares (que consisten en un solo tipo de célula, como las bacterias; es por ello que se conoce como célula bacteriana) o multicelulares (como las plantas y los animales). Si bien el número de células en plantas y animales varía de una especie a otra, los humanos contienen más de 10 billones de células. La mayoría de las células vegetales y animales son visibles sólo bajo un microscopio, con dimensiones entre 1 y 100 micras.

Descubrimiento de la célula y otras definiciones

La célula fue descubierta por Robert Hooke en 1665, quien denominó a las unidades biológicas por su parecido con las células habitadas por monjes cristianos en un monasterio. La teoría celular, desarrollada por primera vez en 1839 por Theodor Schwann  y Matthias Jakob Schleiden;  afirma que todos los organismos están compuestos de una o más células; que las células son la unidad fundamental de estructura y función en todos los organismos vivos; que todas las células provienen de células preexistentes; y que todas contienen la información hereditaria necesaria para regular las funciones celulares y para transmitir información a la siguiente generación de células. Las células surgieron en la Tierra hace al menos 3.5 billones de años.

Tipos de célula

Existen básicamente dos tipos de células: Las células eucariotas y las células procariotas. En otra clasificación, también existen las células gram negativas y las células gram positivas, de acuerdo a su reacción a la tinción de Gram. Pueden clasificarse también según su forma de alimentarse, sus hábitats, temperaturas de vida, entre otras. Igualmente pueden ser subclasificadas, como por ejemplo, en células eucariotas animales y células eucariotas vegetales, etc.

Origen de las células eucariotas

La célula eucariota parece haber evolucionado a partir de una comunidad simbiótica de células procariotas. Los orgánulos portadores de ADN, como las mitocondrias y los cloroplastos, descienden de antiguas proteínas simbióticas que respiran oxígeno y cianobacterias, respectivamente, que fueron endosimbiados por un procariota arcaico ancestral.

Origen de las células procariotas

Las células procariotas fueron la primera forma de vida en la Tierra, caracterizada por tener procesos biológicos vitales que incluyen la señalización celular y ser autosuficientes. Son más simples y más pequeñas que las células eucariotas, y carecen de organelos unidos a la membrana, como el núcleo. Los procariotas incluyen dos de los tres dominios de la vida, las bacterias y las arqueas.

El ADN de una célula procariota consiste en un único cromosoma que está en contacto directo con el citoplasma. La región nuclear en el citoplasma se llama nucleoide. La mayoría de los procariotas son los más pequeños de todos los organismos que varían de 0.5 a 2.0 μm de diámetro.

Célula procariota

Diferencias entre célula eucariota y célula procariota

  1. Entre las diferencias más resaltantes están el núcleo bien delimitado por una membrana, presente en las células eucariotas y ausente en las procariotas.
  2. Los procariotas son organismos unicelulares, mientras que los eucariotas pueden ser unicelulares o multicelulares.
  3. Las células procariotas carecen de mitocondrias; en la célula animal sí están presentes.
  4. Dentro de los procariotas se encuentran las bacterias. Y dentro de las células eucariotas están la célula animal y la célula vegetal, la de los hongos, y organismos protistas.

Definición de célula vegetal

La célula vegetal es la unidad más básica que conforma el tejido vegetal. Es un tipo de célula eucariota, constituida fundamentalmente de una pared celular, una membrana plasmática, el citoplasma, que contiene los organelos encargados de las funciones metabólicas vitales para la célula, y un núcleo. Además también puede estar provista de estructuras externas como los flajelos.

Definición de célula animal

Es la unidad fundamental que constituye los diferentes tejidos animales; también es un tipo de célula eucariota. Está conformada principalmente por una membrana plasmática, un citoplasma, un núcleo, y también puede poseer estructuras externas como los flajelos y cilios. Todas las células animales son multicelulares, igual que las células vegetales.

Célula animal

Diferencias entre célula animal y célula vegetal

  1. La pared celular es una de las principales características distintivas entre la célula vegetal y la célula animal, ya que la célula animal no la posee.
  2. Los lisosomas son característicos de la célula animal; en la célula vegetal están ausentes
  3. Los cloroplastos son plastidios que están presentes sólo en la célula vegetal; la célula animal no los posee.
  4. Las vacuolas de la célula vegetal son de mayor tamaño que en la célula animal
  5. La célula vegetal, generalmente es de mayor tamaño que la célula animal

Célula animal y célula vegetal

Componentes subcelulares de las células eucariotas y procariotas

Todas las células, ya sean eucariotas o procariotas, tienen una membrana que envuelve a la célula; regula lo que entra y sale (selectivamente permeable) y mantiene el potencial eléctrico de la célula. Dentro de la membrana, el citoplasma ocupa la mayor parte del volumen de la célula.

Todas las células (excepto los glóbulos rojos que carecen del núcleo celular y la mayoría de los orgánulos para acomodar el máximo espacio para la hemoglobina) poseen ADN, el material hereditario de genes y ARN, que contiene la información necesaria para construir diversas proteínas como enzimas, la maquinaria primaria de la célula . También hay otros tipos de biomoléculas en las células. Queremos describirte en este artículo los componentes celulares primarios y sus funciones.

Membrana

La membrana celular, o membrana plasmática, es una membrana biológica que rodea el citoplasma de una célula. En animales, la membrana plasmática es el límite externo de la célula, mientras que en las plantas y procariotas generalmente está cubierta por una pared celular. Esta membrana sirve para separar y proteger una célula de su entorno y está compuesta principalmente por una doble capa de fosfolípidos, que son anfifílicos (parcialmente hidrófobos y parcialmente hidrófilos).

Por lo tanto, la capa se llama una bicapa de fosfolípidos, o a veces una membrana de mosaico fluido. Dentro de esta membrana se encuentra una variedad de moléculas de proteínas que actúan como canales y bombas que mueven diferentes moléculas dentro y fuera de la célula. La membrana es semipermeable, y selectivamente permeable, ya que puede permitir que una sustancia (molécula o ion) pase libremente, pase a través de un límite o no pase en absoluto.

Citoesqueleto

El citoesqueleto actúa para organizar y mantener la forma de la célula; ancla organelos en su lugar; ayuda durante la endocitosis, la absorción de materiales externos por una célula, y la citocinesis, la separación de las células hijas después de la división celular; y mueve partes de la célula en procesos de crecimiento y movilidad.

El citoesqueleto eucariótico está compuesto de microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos. Hay una gran cantidad de proteínas asociadas con ellos, cada uno controlando la estructura de una célula al dirigir, agrupar y alinear los filamentos. El citoesqueleto procariótico está menos estudiado en comparación con otras estructuras, pero se sabe que está involucrado en el mantenimiento de la forma, la polaridad y la citocinesis de las células.

Material genético

Existen dos tipos diferentes de material genético: ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN). Las células usan ADN para su almacenamiento de información a largo plazo. La información biológica contenida en un organismo está codificada en su secuencia de ADN. El ARN se usa para el transporte de información (ARNm) y funciones enzimáticas (ARN ribosómico). Las moléculas de ARN de transferencia (ARNt) se utilizan para agregar aminoácidos durante la traducción de proteínas.

El material genético procariota está organizado en una molécula de ADN circular simple (el cromosoma bacteriano) en la región nucleoide del citoplasma. El material genético eucariótico se divide en diferentes moléculas lineales llamadas cromosomas dentro de un núcleo definido, generalmente con material genético adicional en algunos orgánulos como las mitocondrias y los cloroplastos.

Una célula humana tiene material genético contenido en el núcleo de la célula (el genoma nuclear) y en las mitocondrias (el genoma mitocondrial). En los seres humanos, el genoma nuclear se divide en 46 moléculas de ADN lineales llamadas cromosomas, que incluyen 22 pares de cromosomas homólogos y un par de cromosomas sexuales. El genoma mitocondrial es una molécula de ADN circular distinta del ADN nuclear. Aunque el ADN mitocondrial es muy pequeño en comparación con los cromosomas nucleares, codifica 13 proteínas implicadas en la producción de energía mitocondrial y ARNt específicos.

El material genético extraño (más comúnmente ADN) también se puede introducir artificialmente en la célula mediante un proceso llamado transfección. Esto puede ser transitorio, si el ADN no se inserta en el genoma de la célula, o si es estable. Ciertos virus también insertan su material genético en el genoma.

Organelos

Los orgánulos u organelos son partes de la célula que están adaptadas y / o especializadas para llevar a cabo una o más funciones vitales; análogas a los órganos del cuerpo humano (como el corazón, el pulmón y el riñón, con cada órgano desempeñando una función diferente). Tanto las células eucariotas como las procariotas tienen organelos, pero los organelos procariotas son generalmente más simples y no están unidos a la membrana.

Hay varios tipos de orgánulos en una célula. Algunos; tales como el aparato de Golgi y el núcleo, suelen ser individuales; mientras que otros como los lisosomas, los cloroplastos, las mitocondrias y los peroxisomas, pueden ser numerosos, desde de cientos a miles. El citosol es el fluido gelatinoso que llena la célula y rodea los orgánulos.

Ribosomas

El ribosoma es un gran complejo de moléculas de ARN y proteínas. Cada uno de ellos consta de dos subunidades, y actúan como una cadena de montaje donde el ácido ribonucléico (ARN) del núcleo se utiliza para sintetizar proteínas de aminoácidos. Estos organelos pueden encontrarse flotando libremente en el citoplasma o pegados a una membrana del retículo endoplasmático rugoso, como en las células eucariotas o en la membrana celular, como en la procariotas.

Pared celular

Muchos tipos de células procariotas y eucariotas tienen una pared celular. La pared celular actúa para proteger la célula mecánica y químicamente de su entorno, y es una capa adicional de protección para la membrana celular. Los diferentes tipos de células tienen paredes celulares compuestas de diferentes materiales; las paredes celulares de las plantas están compuestas principalmente de celulosa, las paredes celulares de los hongos están formadas por quitina y las paredes celulares de las bacterias están formadas por peptidoglicano.

La célula procariota y algunas de sus estructuras básicas

La Membrana celular

Encerrando a la célula está la envoltura celular; que generalmente consiste en una membrana plasmática cubierta por una pared celular que, para algunas bacterias, puede estar cubierta por una tercera capa llamada cápsula. Aunque la mayoría de los procariotas tienen tanto una membrana celular como una pared celular, existen excepciones como Mycoplasma (bacterias) y Thermoplasma (arqueas) que sólo poseen la capa de la membrana celular. La envolvente proporciona rigidez a la célula y separa el interior de la célula de su entorno, lo que sirve como un filtro protector.

La pared celular

En las bacterias, la pared celular se compone de peptidoglicano y actúa como una barrera adicional contra las fuerzas externas. También evita que la célula se expanda y rompa (lo que se conoce como citólisis) por la presión osmótica debido a un entorno hipotónico. Algunas células eucariotas como células vegetales y células fúngicas, también tienen pared celular.

El Citoplasma

Dentro de la célula está la región citoplasmática que contiene el genoma (ADN); los ribosomas y varios tipos de inclusiones. El material genético se encuentra libremente en el citoplasma. Los procariotas pueden llevar elementos de ADN extracromosómicos llamados plásmidos, que generalmente son circulares. Se han identificado plásmidos lineales bacterianos en varias especies de bacterias espiroquetas, incluidos miembros del género Borrelia, principalmente Borrelia burgdorferi, que causa la enfermedad de Lyme.  Aunque no forma un núcleo, el ADN se condensa en un nucleoide. Los plásmidos codifican genes adicionales, como genes de resistencia a antibióticos.

 Los Flagelos y pili

Los flajelos son orgánulos que sirven para la movilidad de la célula. El flagelo bacteriano se extiende desde el citoplasma a través de la (s) membrana (s) celular (es) y se extruye a través de la pared celular. Son apéndices largos y gruesos como hilos. Existe un tipo de flagelo en las arqueas y otro tipo diferente en las eucariotas. Se encuentran en la superficie de la célula y están hechas de proteínas que facilitan el movimiento y la comunicación entre las células. Es importante aclarar que éstas no están presentes en todos los procariotas. Estructuras presentes en células procariotas

La Cápsula

Una cápsula gelatinosa está presente en algunas bacterias fuera de la membrana celular y la pared celular. La cápsula puede ser polisacárido como en los neumococos, meningococos o polipéptidos como Bacillus anthracis o ácido hialurónico como en los estreptococos. Las cápsulas no están marcadas por protocolos de tinción normales y pueden detectarse con tinta azul china o metilo; que permite un mayor contraste entre las celdas para la observación al microscopio.

Fimbria

Una fimbria también conocida como pilus (y en plural: pili) es un filamento corto, delgado y parecido al cabello que se encuentra en la superficie de las bacterias. Las fimbrias o pili están formadas por una proteína llamada pilina (antigénica) y son responsables de la unión de las bacterias a los receptores específicos de las células humanas (adhesión celular). Hay tipos especiales de pili específicos implicados en la conjugación bacteriana.

Las células eucariotas y algunas de sus estructuras básicas

Las plantas, los animales, los hongos, los mohos de baba, los protozoos y las algas, son todos eucariotas. Este tipo de células son quince veces más amplias que una célula procariota típica, y pueden ser hasta mil veces mayores en volumen. La principal característica distintiva de los eucariotas en comparación con los procariotas es la compartimentación (como mencionamos arriba): La presencia de organelos (compartimentos) unidos a la membrana en los que tienen lugar actividades metabólicas específicas.

El más importante entre estos es un núcleo celular, un orgánulo que alberga el ADN de la célula. Este núcleo le da su nombre al eucariota, que significa “verdadero núcleo (núcleo)”. Otras diferencias incluyen:

La membrana plasmática

Esta estructura se asemeja a la membrana de las células procariotas en sus funciones, pero tienen algunas diferencias en la configuración.

Pared celular

Las paredes celulares pueden estar o no presentes, dependiendo de si es una célula vegetal o animal. La pared celular provee de estabilidad, forma y protección a la célula, y además interviene en la difusión de iones y agua desde el ambiente externo hacia el interior de la célula.

El ADN

El ADN eucariótico está organizado en una o más moléculas lineales, llamadas cromosomas, que están asociadas a las proteínas de histonas. Todo el ADN cromosómico se almacena en el núcleo de la célula, separado del citoplasma por una membrana. Algunos orgánulos (también llamados organelos) eucarióticos como las mitocondrias también contienen algo de ADN.

El ADN de la célula

Cilios y flajelos

Muchas células eucariotas tienen cilios primarios. Éstos desempeñan papeles importantes en termosensación, quimisensación y mecanosensación. Por lo tanto, los cilios pueden ser “vistos” como una especie de antena celular sensorial que coordina un gran número de vías de señalización celular; a veces acoplando la señalización a la motilidad ciliar o alternativamente a la división y diferenciación celular.

Los eucariotas móviles pueden moverse usando cilios o flagelos. Las células móviles están ausentes en coníferas y plantas con flores. Los flagelos eucariotas son menos complejos que los de los procariotas.

Mitocondrias y cloroplastos

Generan energía para la célula. Las mitocondrias son organelos autorreplicantes que se presentan en varios números, formas y tamaños en el citoplasma de todas las células eucariotas. La respiración de las células se produce en las mitocondrias, que generan la energía de la célula mediante la fosforilación oxidativa, utilizando oxígeno para liberar energía almacenada en los nutrientes celulares (generalmente pertenecientes a la glucosa) para generar ATP.

Las mitocondrias se multiplican por fisión binaria, como las células procariotas. Los cloroplastos sólo se pueden encontrar en plantas y algas, y capturan la energía del sol para producir carbohidratos mediante la fotosíntesis.

Retículo endoplasmático (RE)

Es una red para el transporte de  moléculas dirigidas a destinos específicos y ciertas modificaciones.  El retículo endoplasmático tiene dos formas: El retículo endoplasmático rugoso (RER), que tiene ribosomas en su superficie que secretan proteínas en el RE, y el RE liso, también llamado RE suave, que carece de ribosomas. El RE suave desempeña un papel en la retención y liberación de calcio.

Aparato de Golgi

También llamado complejo de Gogi. La función principal del aparato de Golgi es procesar y envolver las macromoléculas; tales como proteínas y lípidos que se sintetizan mediante la célula.

Lisosomas y peroxisomas

Los lisosomas contienen enzimas digestivas (hidrolasas ácidas). Digieren organelos excedentes o gastados, partículas de comida y virus o bacterias engullidos. Los peroxisomas tienen enzimas que liberan a la célula de peróxidos tóxicos. La célula no podría albergar estas enzimas destructivas si no estuvieran contenidas en un sistema unido a la membrana.

El Centrosoma

Es el organizador del citoesqueleto. El centrosoma produce los microtúbulos de una célula, un componente clave del citoesqueleto. Dirige el transporte a través del RE y el aparato de Golgi. El centrosoma está compuesto por dos centriolos, los cuales se separan durante la división celular y coadyuvan a la formación del huso mitótico. Un solo centrosoma está presente en las células animales. También se encuentran en algunos hongos y células de algas.

Vacuolas

Las vacuolas atrapan productos de desecho y en las células vegetales almacenan agua. A menudo se describen como espacios llenos de líquido y están rodeados por una membrana. Algunas células, especialmente Amoeba, tienen vacuolas contráctiles, que pueden expulsar agua de la célula, si hay demasiada agua. Las vacuolas de las células vegetales y las células fúngicas suelen ser más grandes que las de las células animales.

En conclusión, la célula es la unidad más pequeña de la materia viva, pero la más importante, ya que es la parte más básica y fundamental de todo ser vivo sobre el planeta; es el principio de la vida; nuestro origen. Es interesante y necesario seguir investigando respecto a la naturaleza, comportamiento, y evolución de las células, para determinar los grados de evolución alcanzados por las especies y también para aplicaciones en ciencias como la Medicina, la Botánica, Ciencias Veterinarias y todas las ciencias que impliquen el estudio de los seres vivos. Puedes compartir si te ha gustado el artículo.

Vacuola en la célula

 

 

 

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